Em certos casos, a idade de um dado material pode ser determinada com base na taxa de decaimento de um isótopo radioativo. O melhor exemplo da aplicação desse tipo de fenômeno é a datação de materiais através da medida do decaimento do carbono-14. A técnica do radiocarbono é hoje largamente utilizada em arqueologia e antropologia, para a determinação da idade aproximada dos mais diversos artefatos.
A maior parte do carbono presente na Terra é composta de uma mistura de dois isótopos estáveis: 98,9% de carbono-12 e 1,1% de carbono-13. Contudo, amostras naturais de carbono
sempre contêm traços de um terceiro isótopo, o carbono-14, radioativo, o qual emite radiação â– e possui um tempo de meia vida de 5.730 anos. O carbono-14 está presente na Terra numa proporção de um para cada 1 quatrilhão átomos, sendo que 1 g de carbono apresenta aproximadamente 14 dpm (desintegrações por minuto), uma quantidade ínfima de radiação, que, contudo, pode ser facilmente detectada utilizando-se técnicas modernas.
Tendo-se em vista o tempo de meia vida do isótopo, após 5.730 anos sua atividade cairá de 14 dpm g-1 para 7 dpm g-1 e, após 11.460 anos, cairá para apenas 3,5 dpm g-1, e assim por diante. Uma vez que se conhece o tempo de meia vida do carbono-14, basta medir sua atividade para saber quando a planta morreu.
Quando os seres vivos morrem inicia-se uma diminuição da quantidade de carbono-14 em razão da sua desintegração radiativa. Sabe-se que a meia-vida do C14 é de 5.740 anos, este é o tempo que o C14 leva para transformar metade dos seus átomos em C-12. A idade do fóssil é descoberta se baseando no cálculo comparativo entre a quantidade habitual encontrada na matéria viva, e aquela que foi descoberta no fóssil.