238U, mit einer Halbwertszeit von etwa 4,5 Milliarden Jahren, zerfällt zu 234U durch Emission eines Alphateilchens an Thorium-234 (234.), das mit einer Halbwertszeit von nur 24 Tagen vergleichsweise instabil ist. 234Th zerfällt dann durch Beta-Partikelemission zu Protactinium-234 (234Pa). Dieses zerfällt mit einer Halbwertszeit von 6,7 Stunden, wiederum durch Emission eines Betateilchens, auf 234U. Dieses Isotop hat eine Halbwertszeit von etwa 245.000 Jahren. Das nächste Zerfallsprodukt, Thorium-230 (230.), hat eine Halbwertszeit von etwa 75.000 Jahren und wird in der Uran-Thorium-Technik verwendet. Obwohl analytisch einfacher, erfordert in der Praxis 234U / 238U Kenntnis des Verhältnisses zum Zeitpunkt der Bildung des zu untersuchenden Materials und wird im Allgemeinen nur für Proben verwendet, die älter als die ca. 450.000 Jahre Obergrenze der 230. /238U-Technik. Für die Materialien (hauptsächlich marine Carbonate), für die diese Bedingungen gelten, bleibt es eine überlegene Technik.
Im Gegensatz zu anderen radiometrischen Datierungstechniken vergleichen diejenigen, die die Uranzerfallsreihe verwenden (mit Ausnahme derjenigen, die die stabilen Endisotope 206Pb und 207PB verwenden), die Verhältnisse zweier radioaktiver instabiler Isotope. Dies erschwert die Berechnungen, da sowohl die Eltern- als auch die Tochterisotope im Laufe der Zeit in andere Isotope zerfallen.
Theoretisch kann die 234U / 238U-Technik bei der Datierung von Proben zwischen etwa 10.000 und 2 Millionen Jahren vor der Gegenwart (BP) oder bis zu etwa dem Achtfachen der Halbwertszeit von 234U nützlich sein. Als solches bietet es eine nützliche Brücke in radiometrischen Datierungstechniken zwischen den Bereichen 230Th / 238U (genau bis ca. 450.000 Jahre) und U–Pb-Datierung (genau bis zum Alter des Sonnensystems, aber problematisch bei Proben jünger als etwa 2 Millionen Jahre).