238U, cu un timp de înjumătățire de aproximativ 4,5 miliarde de ani, se descompune la 234u prin emisia unei particule alfa în toriu-234 (234), care este relativ instabil cu un timp de înjumătățire de doar 24 de zile. 234Th se descompune apoi prin emisia de particule beta la protactinium-234 (234pa). Aceasta se descompune cu un timp de înjumătățire de 6,7 ore, din nou prin emisia unei particule beta, la 234U. acest izotop are un timp de înjumătățire de aproximativ 245.000 de ani. Următorul produs de descompunere, toriu – 230 (230), are un timp de înjumătățire de aproximativ 75.000 de ani și este utilizat în tehnica uraniu-toriu. Deși analitic mai simplu, în practică 234U/238U necesită cunoașterea raportului la momentul formării materialului studiat și este utilizat în general numai pentru probe mai vechi decât ca. Limita superioară de 450.000 de ani a tehnicii 230/238U. Pentru acele materiale (în principal carbonații marini) pentru care se aplică aceste condiții, aceasta rămâne o tehnică superioară.
spre deosebire de alte tehnici de datare radiometrică, cei care folosesc seria de dezintegrare a uraniului (cu excepția celor care folosesc izotopii finali stabili 206pb și 207pb) compară raporturile a doi izotopi radioactivi instabili. Acest lucru complică calculele, deoarece izotopii părinte și fiică se descompun în timp în alți izotopi.
în teorie, tehnica 234U / 238U poate fi utilă în datarea probelor între aproximativ 10.000 și 2 milioane de ani înainte de prezent (BP) sau până la aproximativ opt ori timpul de înjumătățire de 234U. ca atare, oferă o punte utilă în tehnicile de datare radiometrică între intervalele 230Th/238U (exacte până la cca. 450.000 de ani) și datarea U–Pb (exactă până la vârsta sistemului solar, dar problematică pe eșantioane mai mici de aproximativ 2 milioane de ani).