在自然界中發現的物質大部分是幾種同位素（即原子序數相同而質量數不同的各種原子）的組成物。有些同位素是有放射性的，也就是它們的原子核自發地發出射線，並逐漸蛻變成另一種物質。例如有放射性的同位素 14C 蛻變為 14N。
每一种放射性同位素都有它自己的一定的蛻變速度，這種速度被稱為“半衰期”——某種物質原子數的一半蛻變所需要的時間。因此，要是我們知道各種同位素的半衰期，就不難算出某一含有這種同位素的物體的年齡，只要測量該同位素還剩下多少就行了。
在鑑定原始人的年代時，使用最廣泛的兩種方法，一是 14C 法，用來鑑定有機物；二是 40K - 40Ar 法鑑定火山地層和與其有關的化石。40K - 40Ar 法鑑定火山岩的步驟為：
第一步：用感應線圈把火山岩標本加熱到稍高於1200℃，標本熔融時，藏在裡面可能達若干百萬年的氬便能以測量的數量析出。
第二步：用液體氣冷卻活性炭，使它可以濾清氬氣。
第三步：用質譜分析帶電荷的氬原子電磁射線可以算出氬原子數。
氬是放射性同位素鉀的衰變產物，既然已經知道這種同位素鉀的半衰期為13億年，那么就很容易確定標本的年齡了。目前該法方已發展得極其精密，既能鑑定只有50 000年左右歷史的標本，也能鑑定和地球年齡相同的標本，且都只有極小的誤差。
