238U, con un período de semidesintegración de unos 4,5 mil millones de años, decae a 234U a través de la emisión de una partícula alfa a torio-234 (234º), que es comparativamente inestable con un período de semidesintegración de solo 24 días. La 234a luego decae a través de la emisión de partículas beta a protactinio-234 (234Pa). Esto decae con una vida media de 6,7 horas, de nuevo a través de la emisión de una partícula beta, a 234U. Este isótopo tiene una vida media de aproximadamente 245.000 años. El siguiente producto de desintegración, el torio – 230 (230º), tiene una vida media de unos 75.000 años y se utiliza en la técnica de uranio-torio. Aunque analíticamente más simple, en la práctica 234U / 238U requiere el conocimiento de la relación en el momento en que se formó el material en estudio y generalmente se usa solo para muestras más antiguas que la ac. límite superior de 450.000 años de la técnica 230/238U. Para aquellos materiales (principalmente carbonatos marinos) a los que se aplican estas condiciones, sigue siendo una técnica superior.
A diferencia de otras técnicas de datación radiométrica, las que usan la serie de desintegración de uranio (excepto las que usan los isótopos finales estables 206Pb y 207Pb) comparan las relaciones de dos isótopos inestables radiactivos. Esto complica los cálculos, ya que los isótopos padre e hijo se descomponen con el tiempo en otros isótopos.
En teoría, la técnica de 234U/238U puede ser útil en la datación de muestras entre aproximadamente 10,000 y 2 millones de años antes del presente (PA), o hasta aproximadamente ocho veces la vida media de 234U. Como tal, proporciona un puente útil en técnicas de datación radiométrica entre los rangos de 230 / 238U(precisión de hasta ca. 450.000 años) y la datación U–Pb (precisa hasta la edad del sistema solar, pero problemática en muestras menores de unos 2 millones de años).