238U, met een halfwaardetijd van ongeveer 4,5 miljard jaar, vervalt tot 234U door emissie van een alfadeeltje naar thorium-234 (234Th), dat relatief instabiel is met een halfwaardetijd van slechts 24 dagen. 234Th dan vervalt door bètadeeltje emissie tot protactinium-234 (234Pa). Dit vervalt met een halfwaardetijd van 6,7 uur, opnieuw door emissie van een bètadeeltje, tot 234U. deze isotoop heeft een halfwaardetijd van ongeveer 245.000 jaar. Het volgende vervalproduct, thorium-230 (230e), heeft een halfwaardetijd van ongeveer 75.000 jaar en wordt gebruikt in de uranium-thoriumtechniek. Hoewel analytisch eenvoudiger, in de praktijk 234U / 238U vereist kennis van de verhouding op het moment dat het onderzochte materiaal werd gevormd en wordt over het algemeen alleen gebruikt voor monsters ouder dan de ca. 450.000 jaar bovengrens van de 230e / 238U techniek. Voor de materialen (voornamelijk mariene carbonaten) waarvoor deze voorwaarden gelden, blijft het een superieure techniek.
in tegenstelling tot andere radiometrische datering technieken, vergelijken degenen die gebruik maken van de uraniumvervalseries (met uitzondering van degenen die gebruik maken van de stabiele eindisotopen 206Pb en 207Pb) de verhoudingen van twee radioactieve instabiele isotopen. Dit compliceert de berekeningen aangezien zowel de moeder-als dochterisotopen in de loop van de tijd in andere isotopen vervallen.
in theorie kan de 234U / 238U-techniek nuttig zijn bij het dateren van monsters tussen ongeveer 10.000 en 2 miljoen jaar voor de huidige tijd (BP), of tot ongeveer acht keer de halfwaardetijd van 234U. 450.000 jaar) en U–Pb datering (nauwkeurig tot de leeftijd van het zonnestelsel, maar problematisch op monsters jonger dan ongeveer 2 miljoen jaar).