Kali có 3 đồng vị tự nhiên là 39K (93,2581%), 40K (0,0117%), 41K (6,7302%). [lower-alpha 2] Đồng vị 40K là đồng vị phóng xạ, phân rã beta với chu kỳ bán rã 1,248 tỷ năm theo hai dạng:[2]

• Bắt giữ điện tử: 40 K + e − → 40 A r + γ ( 1,505 M e V ) {\displaystyle {}^{40}\mathrm {K} +\mathrm {e} ^{-}\rightarrow {}^{40}\mathrm {Ar} +\gamma \quad (1{,}505\,\mathrm {MeV} )} với hoạt độ: λ ϵ = 0,581 ⋅ 10 − 10 1 a {\displaystyle \lambda _{\epsilon }=0{,}581\cdot 10^{-10}{\frac {1}{a}}}
• Phát xạ điện tử: 40 K → 40 C a + β − ( 1,311 M e V ) {\displaystyle {}^{40}\mathrm {K} \rightarrow {}^{40}\mathrm {Ca} +\beta ^{-}\quad (1{,}311\,\mathrm {MeV} )} với hoạt độ: λ β = 4,962 ⋅ 10 − 10 1 a {\displaystyle \lambda _{\beta }=4{,}962\cdot 10^{-10}{\frac {1}{a}}}

Kali là thành phần trong các khoáng vật tạo đá phổ biến, như mica, fenspat, hornblend,... hoặc trong trầm tích, đặc biệt là Sylvit[3] trong muối mỏ kali. Đó là lý do kỹ thuật định tuổi này thường được áp dụng thành công trong các loại đá trên mặt đất. Ngoài ra, định tuổi K-Ar thường được áp dụng cho các loại đá ngoài trái đất, như các mẫu đá mặt Trăng do tàu Apollo mang về, và các thiên thạch, mà trong đó đã xác định được tuổi là khoảng 4,6 tỷ năm trước đây, tuổi ước tính của hệ Mặt Trời được xác định.