หินและสิ่งมีชีวิตจำนวนมากมีไอโซโทปกัมมันตภาพรังสี เช่น U-235 และ C-14 ไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีเหล่านี้ไม่เสถียร สลายตัวเมื่อเวลาผ่านไปในอัตราที่คาดการณ์ได้ เมื่อไอโซโทปสลายตัว พวกมันจะปล่อยอนุภาคออกจากนิวเคลียสและกลายเป็นไอโซโทปที่แตกต่างกัน ไอโซโทปต้นกำเนิดเป็นไอโซโทปที่ไม่เสถียรดั้งเดิม และไอโซโทปลูกสาวเป็นผลผลิตที่เสถียรของการสลายตัว ครึ่งชีวิตคือระยะเวลาที่ใช้ในการสลายไอโซโทปของพ่อแม่ครึ่งหนึ่ง การสลายตัวเกิดขึ้นในระดับลอการิทึม ตัวอย่างเช่น ค่าครึ่งชีวิตของ C-14 คือ 5,730 ปี ในช่วง 5,730 ปีแรก สิ่งมีชีวิตจะสูญเสียไอโซโทป C-14 ไปครึ่งหนึ่ง ในอีก 5,730 ปี สิ่งมีชีวิตจะสูญเสียไอโซโทป C-14 ที่เหลืออีกครึ่งหนึ่ง กระบวนการนี้ดำเนินต่อไปเมื่อเวลาผ่านไป โดยสิ่งมีชีวิตสูญเสียไอโซโทป C-14 ครึ่งหนึ่งที่เหลือไปครึ่งหนึ่งในทุกๆ 5,730 ปี
ฟอสซิลจะถูกรวบรวมพร้อมกับหินที่เกิดจากชั้นเดียวกัน ตัวอย่างเหล่านี้ได้รับการจัดทำรายการอย่างระมัดระวังและวิเคราะห์ด้วยแมสสเปกโตรมิเตอร์ แมสสเปกโตรมิเตอร์สามารถให้ข้อมูลเกี่ยวกับชนิดและปริมาณของไอโซโทปที่พบในหิน นักวิทยาศาสตร์พบอัตราส่วนของไอโซโทปแม่ต่อไอโซโทปลูกสาว โดยการเปรียบเทียบอัตราส่วนนี้กับมาตราส่วนลอการิทึมครึ่งชีวิตของไอโซโทปต้นกำเนิด พวกเขาสามารถหาอายุของหินหรือฟอสซิลที่เป็นปัญหาได้
มีไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีทั่วไปหลายชนิดที่ใช้สำหรับการนัดหมายกับหิน สิ่งประดิษฐ์ และฟอสซิล ที่พบมากที่สุดคือ U-235 U-235 พบได้ในหินอัคนี ดิน และตะกอน U-235 สลายตัวเป็น Pb-207 ด้วยครึ่งชีวิต 704 ล้านปี เนื่องจากครึ่งชีวิตที่ยาวนาน U-235 จึงเป็นไอโซโทปที่ดีที่สุดสำหรับการหาคู่ที่มีกัมมันตภาพรังสี โดยเฉพาะฟอสซิลและหินที่มีอายุมากกว่า
C-14 เป็นไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีอีกชนิดหนึ่งที่สลายตัวเป็น C-12 ไอโซโทปนี้พบได้ในสิ่งมีชีวิตทุกชนิด เมื่อสิ่งมีชีวิตตาย C-14 จะเริ่มสลายตัว อย่างไรก็ตาม ค่าครึ่งชีวิตของ C-14 นั้นอยู่ที่ 5,730 ปีเท่านั้น เนื่องจากค่าครึ่งชีวิตสั้น จำนวนไอโซโทป C-14 ในตัวอย่างจึงน้อยมากหลังจากผ่านไปประมาณ 50,000 ปี ทำให้ไม่สามารถใช้กับตัวอย่างที่มีอายุมากกว่าได้ C-14 มักใช้ในการนัดหมายกับสิ่งประดิษฐ์จากมนุษย์