根據自然界3個長壽命的放射性同位素238U、235U和232Th經過多次α和β衰變，最終形成鉛的穩定同位素206Pb、207Pb和208Pb的規律，而建立的地地質計時方法。簡稱鈾－鉛法。3個衰變系列的簡式如下：
母體放射衰變結果相應可得到206Pb/238U、207Pb/235U和208Pb/232Th3組比值。因235U/238U比值為常數，而它們的半衰期不同，故207Pb/206Pb比值也是時間的函數。因此鈾-鉛法可同時得出4個年齡值。根據放射性衰變定律，計算年齡的方程式為
方程式中λ、λ＇和λ
分別為
238U、
235U和
232Th的衰變常數。
如果樣品滿足下列條件，所得4個年齡值會一致或接近：①樣品形成之後保持封閉體系；②計算時所扣除的普通鉛是正確的；③鈾的同位素組成是正常的，沒有因同位素分餾或其他原因而改變。事實上在大多數情況下，這4個年齡值經常不一致，這就需要用諧和圖、兩階段模式或等時線法來處理數據，並解釋其年齡地質意義。
適用於鈾-鉛法測定的樣品：單礦物主要有鋯石、獨居石和榍石等；巖石主要有花崗巖、花崗片麻巖等。