U238和U235都自然地衰变并释放出α粒子。U238的半衰期是45亿年，即1克U238在45亿年后将剩下0.5克，90亿年之后只剩0.25克，依此类推。U238衰变成U234，然后依次相当快地经过一系列子体产物衰变成同位素Pb206。同样，U235衰变成Pb207，Th232衰变成Pb208如此放射衰变的结果，含铀矿物不断地积累着铅。这三个衰变系列可分别用下列简化式来表示：
238U→206Pb+8α+6β-
235U→207Pb+7α+4β-
232Th→208Pb+6α+4β-
用铀一铅测定法确定岩石年龄的程序如下：
1）从要测定的岩石里分离出含铀矿物，如锆石。首先把岩石粉碎成1毫米大小的碎屑，然后把岩屑放入重液，锆石等重矿物将下沉，且轻矿物则浮起并可从液体中离析出来，再把锆英石从其他重矿物中离出。
2）仔细的进行化学分析，测出锆石内铀和铅的总量。
3）用质谱仪测出每个铅同位素的相对含量（同位素比值）。
4）岩石的近似年龄可通过上面公式算出，即从U238－Pb206、U235－Pb207、Th232－Pb208，或是由Pb206与Pb207的比值计算出来。 斯托克思（W.L.Stokes）认为C14测定法是极为成功的方法。放射性C14是由于大气层中宇宙射线冲击N14而产生的。C14与氧结合形成二氧化碳，二氧化碳被生物吸收到组织、外壳和骨骼。当生物活着的时候，放射性同位素C14与稳定同位素C12的比例保持平衡。虽然C14有一部分衰变为C12，但是新的C14不断补充进去，使C14与C12的比例仍然保持平衡。当生物死后，C14不仅得不到补充，相反由于衰变而含量不断减少。C14的半哀期为5730年。其半衰期是如此之短，以至这种方法只适于测定40，000年以内的年龄（但若用补充方法也可得到60,000年范围内的年龄数据）。人们把标本中含C14率与现代生物中含C14率进行比较以求得标本年龄。C14测定法被古人类学家、考古学家和地质学家广泛采用。用这种方法可测定炭片、木头、谷物、蜂腊、头发、纤维、泥炭、生物壳、象牙、骨头等物的年龄。
放射性碳（碳14）同位素测年是比较常用的测年方法，可以测试近5万年内的样品。使用高精度的加速器质谱仪（AMS）测试精度可以达到+/-30 BP，是第四纪地质研究，海洋地质，水文地质研究，考古研究等领域的重要研究手段和工具。具体的碳14测年原理可以BETA实验室的放射性碳测年简介。