A radiometričnih dating metoda temelji na dejstvu, da sledeh radioaktivnih atomov, kot so urana in torija, v nekaterih vrst kamnin, tal, in clay proizvajajo konstantno nizkih zneskov ozadje ionizirajočega sevanja. Atomov v kristalni trdne snovi, kot so keramika in rock, se lahko spreminjajo s to sevanje. Posebej, lahko postanejo elektroni kristali kremena, ortoklaza, diamond ali kalcit razseljenih od njihovega normalnega položaja v atomih in ujet v nepopolnosti v kristalne rešetke rock ali gline molekul. Te energije zaračuna elektroni postopoma kopičijo sčasoma. Ko vzorec se segreva na visoke temperature v laboratoriju, ujeti elektroni se sprostijo in vrniti v svoje običajne lege v svojih atomih. To povzroči, da oddajajo svoje shranjene energije v obliki svetlobe impulzov (fotoni). Ta luč, pravimo thermoluminescence (dobesedno "toplote light"). Podoben učinek lahko prinesel s spodbujanjem vzorca z infrardečo svetlobo. Intenzivnost thermoluminescence je neposredno povezana s količino nabrane spremembe produciral ozadja sevanja, ki pa se spreminja s starostjo vzorca in količine radioaktivnih elementov v sledovih vsebuje.