Datowanie jądrowe polega na oznaczaniu wieku bezwzględnego próbek geologicznych i obiektów archeologicznych na podstawie badań ich promieniotwórczości, składu izotopowego lub niektórych efektów wtórnych, związanych z długotrwałym działaniem promieniowania jądrowego. Tego rodzaju datowania mogą być mało dokładne, co wynika z przybliżonego charakteru koniecznych założeń wyjściowych. Ponieważ niektóre z utworów geologicznych mogły tworzyć się w wyniku różnych długotrwałych procesów geochemicznych. Stąd, zamiast wieku bezwzględnego, właściwszy byłby jakiś termin umowny, na przykład wiek radiometryczny lub wiek obliczony.

Metody datowania wykorzystujące izotopy radioaktywne można podzielić na dwie grupy:

• metody analityczne - polegają na oznaczaniu całkowitej zawartości izotopów macierzystych oraz produktów ich rozpadu za pomocą metod chemicznych albo innych metod na przykład neutronowej analizy aktywacyjnej. Datowanie skał z wykorzystaniem mokrej analizy chemicznej jest stosowane od początku XX wieku.
• Metody spektrometryczne - polegają na okreleniu zawartoci poszczególnych izotopów za pomocą spektrometrii masowej.

W archeologii stosuje się tzw. metodę węgla C-14. W mineralogii najczęściej wykorzystuje się metodę potasowo-argonową, uranowo-ołowiową i ołowiową. Mineralogiczne metody datowania jądrowego stosuje się do obiektów o wieku od kilkudziesięciu milionów do kilku miliardów lat.

Metoda potasowo-argonowa
Polega na pomiarze ilości stabilnego izotopu argonu (⁴⁰Ar) zawartego w minerale, pochodzącego z rozpadu promieniotwórczego izotopu potasu (⁴⁰K) względem tego ostatniego. Znając czas połowicznego zaniku ⁴⁰K wynoszący 1,28 mld lat, można ocenić czas, jaki upłynął od krystalizacji minerału.

Metoda uranowo-ołowiowa
Podobna jest do metody potasowo-argonowej. Wykorzystuje się w niej izotopy uranu ²³⁸U (T_1/2 = 4,5 mld lat) i ołowiu ²⁰⁶Pb (stabilny).

Metoda ołowiowa
W metodzie ołowiowej analizuje się stosunek stabilnych izotopów ołowiu ²⁰⁶Pb i ²⁰⁸Pb pochodzących z rozpadu szeregów promieniotwórczych zapoczątkowywanych przez rozpady, odpowiednio ²³⁸U (T_1/2 = 4,5 mld lat) i ²³²Th (T_1/2 = 14,1 mld lat).

Metoda helowa
Radiogenicznemu ołowiowi powstającemu w szeregach uranu i toru towarzyszy radiogeniczny hel (⁴He). Dzięki temu można niektóre minerały datować w oparciu o stosunek zawartości helu do zawartości uranu i toru. Na możliwość wykorzystania takiej metody zwrócił uwagę E.Rutheford w 1905 roku, jest to najstarsza metoda datowania skał.

Metoda helowa spełnia rolę metody pomocniczej. Posiada ona dwa źródła blędów: jedno to ucieczkę pewnej ilości helu ze skał a drugie to napływ helu z głębszych (starszych) warstw skalnych.