Şimdiye kadar pek çok disiplin için yapılan çalışmalarda kullanılan tarihlendirme teknikleri, bilim ve teknolojinin gelişimiyle, sürekli çoğalsa da, temelde ikiye ayrılır: Bunlar göreli ve mutlak tarihlendirme teknikleridir.

Bağıl/göreli tarihlendirme, bir şeyin başka bir şeyden daha yaşlı veya daha genç olduğunu belirlemekle yapılır. Başka bir deyişle, normal şartlarda tortul tabakalar, fosiller, insan ürünü atıklar ve eserlerin dizilişleri/tabakalanışları yatay olur ve her zaman, alttaki tabaka üsttekinden yaşlıdır. Yani bu yöntem, olaylar veya buluntular arasındaki ilişkiyi inceleyerek hangisinin daha önce, daha sonra veya çağdaş olduğunu bulmaya çalışır.

Stratigrafik/ sıralı tarihlendirme numunelerin bulunduğu tabakaya göre daha genç olandan daha yaşlı olana doğru ya da bunun tam tersi olarak sıralanması
esasına dayanır.

Çapraz tarihleme  sonradan ortaya çıkarılan materyallerin daha önce sıralı tarihlemesi yapılan materyallerle eşleştirilmesi esasına dayanmaktadır.

Mutlak tarihlendirmede en çok tercih edilen teknikler radyoaktif yöntemler olup bazı kimyasal tekniklerle radyoaktif elementlerin bozunma (yarı ömür) ya da radyoaktif enerjinin birikimi esas alınarak belli rakamlara ulaşılmasıdır.

Radyoaktif olmayan yöntemlerle de mutlak tarihlendirme yapmak mümkün olup bunun için de gözlem ve kimyasal teknikler kullanılmaktadır

Radyoaktif madde.

Radyoaktif bozunma, kararsız bir atom çekirdeğinin kendiliğinden farklı bir elementin atom çekirdeğine dönüşme sürecidir.

Radyoaktivitenin keşfi ve kütle spektrometrisi’nin (radyoaktif madde kütlesinin ölçüm cihazı) icadı ile bu yöntemler sayesinde mutlak tarihlendirmeler yapmak mümkün olmuştur.

Radyometrik tarihleme yöntemi olan fizyon izi, ölçülen numunedeki uranyum 238 miktarının ne kadarının kendiliğinden fizyona (parçalanmaya) uğradığının belirlenmesine dayanır.

Karbon-14 yöntemi bir tür radyometrik (radyasyon ölçümü) testtir.Tarihlendirme denildiğinde ilk akla gelen yöntemdir. Bunun sebebi ise diğer radyometrik yöntemler, sadece volkanik kayaçların tarihlendirilmesinde kullanırken, karbon 14’ün tüm canlı fosillerinin tarihlendirilmesinde kullanılmasıdır.

İnsanın yaşı, nasıl ki alnındaki çizgilerin derinliğinde saklı ise, bu yöntemde de volkanik ve tortul kayaçlar içine saklanan zamanın izi sürülür. İnsanın yaşı doğumdan itibaren artmaya başladığı gibi, bu yöntemde de yaşlanma volkanın doğumu, yani lav çıkması ve sedimentlerin çökelmesi ile başlamaktadır. İnsanın alnındaki çizgilerin belirginleşmesini ise lavın soğuyarak volkanik kayaca, sedimentlerin birikerek tortul kayaca dönüşümüne benzetmek mümkündür.

Termolüminesans yöntemi ile arkeolojik tarihlendirme yapılabileceği fikri ilk kez 1953’de öne sürülmüş, 1965 yılından itibaren yöntem yaygın olarak kullanılmış ve başarılı sonuçlar elde edilmiştir. Termolüminesans jeolojik kaynaklı lavalara, meteoritlere, volkanik tüf ve camlara, çakmaktaşına, doğal kalsitlere ve daha başka maddeler ile birlikte obsidiyen kaynak analizine uygulanabilir.

Bir maddenin içinde ya da çevresinde bulunan radyoaktif elementlerin yaydığı ışınların etkisiyle oluşan paramanyetik kusurların (mıknatısçık) manyetik alanda radyo sinyalleri gönderilerek hesaplanmasına “Elektron Spin Rezonans Yöntemi” denilir.

Manyetik alanın konumu, sıvı halde bulunan Yer çekirdeğine göre belirlenir. Buna göre belirlenen manyetik alana “manyetik kutup” denir.

Bu yöntemi fırınlanmış veya çeşitli nedenlerle ısıya maruz kalmış kil, kayaçlar ile okyanus ve gölsel ortamda oluşan bazı tortullara (okyanus ve denizel ortamdaki tortullaşmalarda da iyonlar manyetik kutup yönünde diziliş gösterebilmektedir) uygulamak mümkündür.

Tüm canlı organizmaların bünyelerinde protein bulunmaktadır ki bunlar hidrojen, azot, karbon ve oksijenden oluşan kompleks organik bileşiklerdir.950’lerde ABD’deki Carnegie Enstitüsü araştırmacılarından Philip Abelson proteinli kalıntıların, canlıların ölümünden sonra da fosillerde varlığını koruduğunu ileri sürmüştür. Bu görüş Kuvaterner fosil kayıtlarından elde edilen kalıntılarda protein analizi ile tarihleme yapılabileceği fikrinin temelini oluşturmuştur.

Fosil kemiklerin, toprak altında kalmış olduğu süre zarfında uranyum elementini absorbe (emilim) etmesi esas alınarak geliştirilen tarihlendirme tekniğine “uranyum yöntemi” denilmektedir.

Friedman ve Smith 1958-60 yılları arasında yapmış olduğu çalışmalarda, obsidiyenin havayla temas ettiği andan itibaren üzerinde mikroskopla görülebilen ve mikronla ölçülen bir hidrasyon tabakasının oluştuğunu, bu hidrasyon tabakasının ölçülmesi ile de obsidiyenden yapılan bir aletin tarihlendirmesinin yapılabileceğini öne sürerek bu yöntemi geliştirmişlerdir.

Eski Yunanca’dan gelen “dendrokronoloji” (Dendro-ağaç, chronos-zaman, logos-bilim), kısaca ağaçla yapılan tarihlendirme anlamına gelmektedir.

Birçok göl çökellerinde yatay düzlemde farklı özellikler gösteren tabakaların üst üste sıralandığı görülür. Bu tabakalarda iri taneli olanlar ve ince taneli olanlar birbiri üzerine sıralanmıştır. Tortulların birikiminde bu şekildeki düzenli değişiklikler tıpkı dendrokronolojide olduğu gibi mevsimsel değişimleri göstermektedir. Bu diziler sayılarak bunların zaman aralıkları belirlenebilir ki buna da varv metoduyla tarihlendirme denilmektedir.