ウランなどの放射性物質は、放射線を出しながら、一定の時間経過で別の物質に変わります。ですから、岩石に含まれる放射性物質とそれが変化していく別の物質の比率を調べることにより年代を測定できるというのが、放射性同位元素年代測定法です。

この測定法には、主に二種類のものがあって、ひとつは、生物の化石に対して用いられる炭素14法、もう一つは、火成岩(溶岩)に対して用いられる方法(カリウム=アルゴン法、ウラン=鉛法、ルビジウム=ストロンチウム法など)です。つまり、炭素14法であれば生物の化石、その他の方法であれば火成岩以外には使えません。

この測定法に はいくつかの大きな問題があります。一つには、岩石が生成されたときすでにどれくらいの放射性物質と別の物質が含まれていたかがわからないので、実際よりもずっと古い年代を指し示してしまうという問題です。また、この年代測定法でも斉一説が正しいということを前提にしていますが、地球上の放射性物質がすべて地球由来とは限らず、また変化の割合が一定とは限らないため、斉一説が成り立ちません。他に、岩石には通常、非常に微量の放射性同位元素しか含まれていないため、測定の仕方によっては、数億年の誤差が出てしまうという問題もあります。
最初から年代がわかっている岩石に対して測定してみた結果、実際と全く異なった結果を出してしまいました。そのこともこの年代測定法に限界があることを示しています。