自然界里碳有3种同位素¹²C、¹³C和¹⁴C。其中¹⁴C是放射性的，半衰期为5730 年。自然界各种同位素的百分含量保持不变。以碳元素为基体的生物材料活着时会 不断从空气中吸收二氧化碳、从食物中摄取碳的化合物，因此体内含的各种碳的同 位素的相对量与自然界的固有值相同(此同位素值称为同位素丰度)。

当生物体死亡后，¹⁴C发生放射性衰变，因而生物体中¹⁴C的含量逐渐减少，而 ¹²C、¹³C则不会衰变，这样¹⁴C与¹²C的比值就发生改变。例如一生物遗骸的化石中 含¹²C为a克，按同位素比值计算¹⁴C含量应为b克，但实测得¹⁴C只有1/32 b克，这样便 可推断此古物已死去4×5730=22920年。

由于¹⁴C的原始含量极低，且半衰期又不很长，所以用此法只能测到5～6万年内的出土文物。对于年代更为久远的古物，如周口店的北京猿人遗物，由于¹⁴C含量极微，则无法测量出¹⁴C的含量。