Radioaktivno datiranje je metoda za izračunavanje starosti stijena i fosila kroz koncentracije određenih radioaktivnih elemenata u neposrednoj blizini takvih objekata ili kao dijela njihove kemijske strukture. Koriste se različite metode radioaktivnog datiranja ovisno o tome je li ono što se analizira organsko ili anorgansko, a svaki se proces temelji na pretpostavkama o izvornom stanju materijala koji se datira i prihvaćenim geološkim vremenskim skalama. Dok se priroda radioaktivnog raspada temelji na utvrđenim znanstvenim principima za radioaktivne elemente koji su dobro dokazani, pretpostavke koje se koriste za izračunavanje stvarne starosti objekta na temelju tih načela su predmet nekih rasprava i kontroverzi.
Datiranje radioaktivnim ugljikom najčešća je metoda koja se koristi za datiranje fosila ljudskog podrijetla ili artefakata iz drevnih ljudskih civilizacija. Koristi se izotop ugljika 14 (14C), jer ima efektivno kratko vrijeme poluraspada od 5,725 godina gdje se raspada na dušik 14 (14N), a nalazi se u malim koncentracijama u gotovo svim organskim spojevima na Zemlji. Ugljik 14 prisutan je u poznatim koncentracijama u atmosferi te u svim biljkama i životinjama uključenim u izmjenu plina CO2 kroz procese disanja. Nakon što biljka ili životinja ugine i bude zatvorena od daljnjeg izlaganja zraku, količina ugljika 14 polako se smanjuje u ostacima, kao iu okolnom tlu. Ova se varijacija može usporediti s atmosferskim koncentracijama kako bi se odredila gruba starost za vrijeme kada je stvorenje umrlo ili kada je anorganski artefakt zakopan u tlu u blizini organskih ostataka.
Metode radioaktivnog datiranja za starija razdoblja ili fosile za koje se vjeruje da su stari milijunima godina uključuju upotrebu elemenata s mnogo sporijim stopama raspada od ugljika 14. Obično se koristi uran 238 (238U), jer se polako raspada u stabilan oblik olovo (206Pb) tijekom 4,500,000,000 godina. Drugi izotop s velikom brzinom raspadanja koji se koristi za datiranje geoloških formacija je kalij 40 (40K), koji se raspada u argon 40 (40Ar) za 1,250,000,000 godina. Dok se radioaktivni elementi poput izotopa ugljika ili urana raspadaju, na njih ne utječu drugi procesi koji se odvijaju oko njih, kao što su promjene topline, tlaka i kemijske reakcije. To ih čini predvidljivima u smislu njihove brzine promjene, a njihove stope raspadanja temeljna su pretpostavka na kojoj se gradi znanost o radioaktivnom datiranju.
Primarni argument koji se odnosi na točnost radioaktivnog datiranja usredotočen je na geološko doba koje znanost pretpostavlja za Zemlju, od 2011. Budući da je ljudima nemoguće znati točno stanje naslaga stijena ili fosila kada je izvorno stvoreno tisućama ili milijunima prije nekoliko godina, moguće je da elementi u depozitu koji se računaju u današnje vrijeme nisu bili nusprodukt raspadanja drugih elemenata u uzorku. Elementi za koje se čini da su nusprodukti raspada mogli su se tijekom vremena taložiti u uzorak drugim metodama ili uvijek tamo u koncentracijama višim od očekivanih zajedno s raspadajućim elementima, odbacujući izračune prave starosti objekta. Ispitivanja starosti nedavno formiranih uzoraka stijena iz vulkanskih erupcija, od strane više neovisnih laboratorija, također su pokazala vrlo različite starosti od nekoliko milijuna godina, kada su same stijene formirane kroz procese koji su se dogodili prije manje od 100 godina, što dovodi u sumnju metodologija koja se koristi u konvencionalnim praksama upoznavanja.