自然界存在3種碳的同位素，它們的重量比例是12：13：14，分別用碳-12、碳-13、碳-14來表示。前二者是穩定同位素。碳-14則有放射性。它在大氣中存在，在大氣高空層中，因宇宙射線中子和大氣氮核作用而生成。它在大氣中與氧結合成C4O2分子，與二氧化碳(CO2)的化學效能是相同的。因此，它與二氧化碳混合一起，參予自然界的碳交換運動。它因光合作用而被植物吸收、並貯存在植物之中。人和動物需要食用植物，於是也在人體和動物體記憶體留。生物在存活期間，他們不斷地從大氣中獲取這種放射性碳。但是任何一種動物或植物一旦死亡，它就停止吸收，而且會使存留體內的這種放射性碳不斷減少。大約在5730年間，它的含量可以衰減一半。因此，物理學家將5730年稱為半衰期。由此可知，只要用儀器測出樹木、穀物、人骨、獸骨等生物遺骸中現有的碳-14含量，與它原始的碳-14水平相比，就可以推算出它們在多少年前死亡，進而可以推斷與它們共存的遺存(諸如建築遺址、墓葬或其它遺物)距今已有多少年了。