Xác định niên đại bằng carbon-14 sử dụng tỷ lệ carbon-14 phóng xạ so với carbon-12 không phóng xạ để xác định xem tỷ lệ này có giống như trong cơ thể sống hay thấp hơn, cho thấy rằng carbon-14 đã bị phân hủy trong khoảng thời gian hàng nghìn năm. Carbon-14 có chu kỳ bán rã là 5.730 năm, là khoảng thời gian mà một nửa mẫu carbon-14 nhất định phải phân hủy.
Carbon-14 chỉ là một phần trăm nhỏ trong tổng số carbon trong môi trường và có nguồn gốc trong khí quyển khi các tia vũ trụ và các hạt tốc độ cao từ không gian va chạm với các nguyên tử nitơ. Mặc dù vật lý phức tạp hơn thế này, nhưng về cơ bản, các nguyên tử nitơ mất đi một proton và thu được một neutron để trở thành carbon-14.
Thực vật hấp thụ carbon-14 khi chúng chuyển đổi CO2 thành đường và xây dựng cấu trúc tế bào. Động vật hấp thụ carbon-14 khi chúng ăn thực vật hoặc động vật khác. Những sinh vật này không còn hấp thụ carbon-14 mới sau khi chúng chết, vì vậy carbon-14 không được bổ sung khi nó phân hủy trở lại thành nitơ.
Xác định niên đại bằng carbon-14 hiện đang sử dụng một kỹ thuật gọi là phép đo khối phổ gia tốc và nó có thể xác định tỷ lệ carbon-14 trên carbon-12 trong một mẫu. Kỹ thuật cũ mất nhiều thời gian hơn và dựa vào việc phát hiện bức xạ beta từ carbon-14 đang phân hủy. Đo số lượng sự kiện phân rã, sau đó so sánh số lần phân hủy trên một đơn vị khối lượng trên một đơn vị thời gian với hoạt động phân hủy trong cơ thể sống.
Xác định niên đại bằng carbon-14 có độ chính xác 95% khi xác định tuổi của vật liệu hữu cơ lên đến 50.000 năm tuổi. Tuy nhiên, sau 50.000 năm, lượng carbon-14 còn lại quá thấp để có thể đọc chính xác.
