碳-14（¹⁴C）是碳的放射性同位素，其半衰期为5730年。碳-14是用于衰变测年的理想核素，特别是对于有机碳样品。生物体在活着时与大气有充分的碳交换，死后可被视为封闭体系。在封闭体系中碳-14含量的变化符合指数衰变规律，若已知其初始放射性比活度A₀，则只要测得当前的放射性比活度A，即可推知样品的年龄。无机碳样品的封闭性与所处环境密切相关，须进行具体分析。

国际上统一采用现代碳标准作为A₀值，记为MC（modern carbon）。现代碳标准是以国际标准物质NBS草酸OX-1在1950年的碳-14放射性比活度的95%定义的。用A₀值求得的年龄称为样品的碳-14年龄（radiocarbon age），一般在其后标以BP（before present），其含义是以1950年作为向前推算年龄的起点。实际上大气中的碳-14放射性比活度随地磁偶极矩强度、太阳活动强度和人类活动的影响而变化，故所测得的碳-14年龄还需要用校正曲线进行校正，得到真实的日历年代。

碳-14在大气中的放射性比活度，虽然在总体上有较好的空间一致性，但在个别地区或特定情况下，会偏离全球平均值。例如火山活动会从地幔中释放大量死碳，故火山地区样品的年龄会普遍偏老。这一现象称为贮存库效应。

传统的碳-14测年是用衰变计数法测量样品的放射性比活度，20世纪70年代以后发展起来加速器质谱（AMS）方法。对AMS方法，上面的放射性比活度A应改换为同位素丰度R。现代碳标准折合成¹⁴C/¹²C的同位素丰度值约为1.18×10^-12。

为了将样品的碳-14年龄转换为真实年龄，需要使用碳-14测年的年代校正曲线。最初的校正曲线是基于对已知年龄树轮的测量，故亦称为树轮校正曲线。但树轮校正只能延续到距今一万年左右，更早的校正曲线则是基于对已知年龄珊瑚的测量。国际上已有一些通用的程序可用于碳-14年龄的校正。校正后的样品年龄称为日历年龄（calendar age），其单位写为Cal a BP。在考古学中人们更多地习惯于使用日历年代AD或BC。由于校正曲线在某些年代范围的多值性，一个碳-14年龄值可能对应多个日历年龄。故一般情况下，根据校正曲线的形状和误差以及碳-14年龄的误差，只能给出一个样品日历年代的置信区间以及相应的概率分布。在某些情况下，虽然样品碳-14年龄的测量误差只有三五十年，但其日历年代的2σ置信区间可达200年以上。

为了减小日历年代置信区间的宽度，发展了基于贝叶斯统计的系列样品年代校正方法。该方法引入包括样品顺序与分期等信息的验前分布，对样品日历年代的范围形成附加的约束，从而使样品日历年代验后分布的置信区间大幅度减小。在夏商周断代工程中就成功地使用了这种方法。