同位素定年法是利用放射性元素核衰變規律來測定地質體年齡的方法。這種方法基於放射性同位素（母體）在形成後會不斷地衰變減少，同時衰變產生的穩定同位素（子體）會在地質體中積累。通過測量地質體中母體和子體的含量，並結合放射性衰變定律，可以計算出地質體的年齡。同位素定年法的原理不受溫度、壓力、電磁場或化學狀態的影響，因此提供了一個理想的「地質鍾」。
同位素定年法的具體方法包括：
U-Th-Pb法：利用鈾、釷、鉛同位素的衰變系列來測定地質體的年齡。
K-Ar法：通過鉀-40衰變為氬-40的過程來測定年齡。
鈾系不平衡法：利用鈾衰變系列中的放射性同位素比值來測定年齡。
Ra法：利用放射性雷的衰變來測定年齡。
14C法：適用於測定距今約10,000年至50,000年之間的樣品，如木材、古文物等。
同位素定年法不僅用於測定地質體的年齡，還廣泛套用於海洋學中以測定沉積速率、錳結核、介殼、珊瑚的生長速率，以及海洋循環、洋盆歷史、元素的滯留時間等方面。這些方法為解決地球演化、古氣候、古海洋及地質歷史等問題提供了重要依據。隨著技術的進步，新的定年方法不斷被開發，使得同位素定年法的套用更加廣泛和精確。