Todos os elementos naturais têm isótopos, que são variações nos neutrões destes elementos. Assim, o carbono que tem 6 protões no seu núcleo pode ter até 15 isótopos (de C-8 a C-22), sendo que os únicos estáveis são o C-12 e o C-13. O C-14 é um isótopo radioativo.

Na crosta terreste existem 3 tipos de carbono, o C-12 (99%), o C-13 (1%) e o C-14 em quantidades residuais. A formação de C-14 dá-se na atmosfera terreste por intermédio da radiação solar sobre um neutrão livre. Esse neutrão ao colidir com um átomo de Azoto (N-14) forma um C-14 radioativo, que entra na cadeia alimentar através da fotossíntese das plantas.

Os animais e os humanos alimentam-se dessas plantas e incorporam esse C-14 no seu corpo, mantendo um rácio constante entre C-12 e C-14. Após a morte, esse elemento mantém-se inalterado nos restos mortais dos animais durante 5700 anos, altura em que decai para metade, não sendo renovado. Após outros 5700 anos decai para 1/4, e assim sucessivamente.

Medindo a quantidade de C-14 nos restos mortais, consegue-se saber com uma margem de erro bastante aceitável a idade do organismo.