– Die Stratigraphie. Sie ist die älteste Methode und besteht darin, die im Lauf der Erdgeschichte abgelagerten Gesteinsschichten zur Datierung heranzuziehen. Allgemein gilt: Je tiefer ein Fund liegt, umso älter ist er.
– Änderungen des Erdmagnetfelds. Das Magnetfeld der Erde hat sich immer wieder umgepolt. Entsprechend unterscheiden sich die Magnetfelder in Gesteinsschichten verschiedener Zeitalter.
– Radioaktiver Zerfall. Beim Entstehen von Gesteinen werden auch radioaktive Varianten eines Atoms, Nuklide oder Isotope genannt, in den Stein eingeschlossen. Nicht stabile Isotope zerfallen mit konstanter Geschwindigkeit. Ein Maß für den Zerfall ist die Halbwertszeit, nach der die Hälfte des Elements umgewandelt ist. So beträgt die Halbswertzeit für Uran-235 rund 700 Millionen Jahre. Uran-235 zerfällt zu Blei-207. Vergleicht man den Gehalt des Gesteins an Uran-235 und Blei-207, kann man anhand ihres jeweiligen Anteils ausrechnen, wieviel Zeit vergangen ist. Je geringer der Uran- und je höher der Bleianteil, desto älter muss die Schicht sein.
Durch Vergleich der Schichten, in denen sie gefunden werden; durch Abzählen der Baum-Jahresringe und andere Methoden. Je mehr Verfahren eingesetzt werden, umso genauer wird die Altersbestimmung.
Enthält ein Fossil noch Kohlenstoff, lässt sich sein Alter mit der C14-Methode bis auf wenige Jahrzehnte genau bestimmen.