De mest almindeligt anvendte radioaktive isotoper til datering er kulstof-14, kalium-40, uranium-238, uranium-235 og thorium-232. Disse isotoper har halveringstider, der spænder fra tusinder af år til milliarder af år, hvilket gør dem velegnede til datering af materialer i forskellige aldre.
Radioaktive isotoper er til stede i små mængder i alle materialer, og den hastighed, hvormed de henfalder, er upåvirket af eksterne faktorer som temperatur, tryk eller kemiske omgivelser. Dette gør radioaktiv datering til en pålidelig og nøjagtig metode til at bestemme alderen på materialer, herunder sten, fossiler, arkæologiske artefakter og endda biologiske prøver.