Định tuổi bằng cacbon phóng xạ là phương pháp định tuổi bằng đồng vị phóng xạ sử dụng (14C) để xác định tuổi của vật liệu hay mẫu có chứa cacbon với độ tuổi lên tới 60.000 năm. Kỹ thuật này do nhà hóa lý Willard Libby và cộng sự phát minh năm 1949[9] trong khi ông là giáo sư tại Đại học Chicago. Libby ước lượng rằng sự phóng xạ trao đổi được của cacbon-14 là xấp xỉ 14 hạt nhân 14C phân hủy trên một phút (dpm) trên một gam chứa thuần túy cacbon, kết quả này vẫn còn sử dụng cho đến ngày nay và trở thành tiêu chuẩn xác định cacbon phóng xạ hiện đại.[10][11] Nhờ nghiên cứu này, Libby nhận Giải Nobel Hóa học năm 1960.

Một trong những kỹ thuật hay áp dụng là xác định niên đại của mẫu hữu cơ tồn tại ở các khu khảo cổ. Thực vật cố định cacbon trong khí quyển trong quá trình quang hợp do vậy mức 14C trong thực vật và động vật khi chúng chết xấp xỉ bằng mức 14C có trong khí quyển ở thời điểm đó. Tuy nhiên, lượng cacbon-14 sau đó giảm đi do quá trình phân rã, cho phép các nhà khảo cổ xác định được niên đại mà thực vật chết hoặc thời điểm nó cố định cacbon lần cuối. Mức 14C ban đầu dùng cho tính toán có thể ước lượng được, hoặc so sánh trực tiếp với dữ liệu đã biết theo chuỗi thời gian từ dữ liệu đếm vòng-cây (phương pháp xác định tuổi thọ của cây) lên tới 10.000 năm trở về trước (sử dụng các dữ liệu bổ sung từ các cây còn sống và đã chết xung quanh vùng đó), hoặc từ các hang trầm tích (speleothems), cho phép xác định niên đại tới 45.000 năm từ hiện tại. Kết quả tính toán hoặc (chính xác hơn) so sánh trực tiếp mức cacbon-14 trong mẫu khảo cổ với mức cacbon-14 của vòng cây hoặc của hang đá trầm tích đã biết tuổi, sẽ cho biết tuổi của mẫu gỗ hay xương lúc thực - động vật chết.