Radyometrik tarihleme veya radyoaktif tarihleme, taş ya da karbon gibi maddelerin oluştuğunda izini sürdüren radyoaktif kirliliklerin seçici olarak katıldığı vakit ile yaşını tayin etmek için kullanılan bir yöntemdir. Bu yöntem, maddenin içindeki tabii olarak oluşan izotopların bolluğunu, bilinen sabit bir azalım hızında oluşan bozunum ürünleri bolluğu ile karşılaştırır.
Radyometrik tarihleme kullanımı ilk kez 1907 yılında Bertram Boltwood tarafından yayınlanmıştır. ve fosillerin yaşı veya Dünya'nın kendisi de dahil olmak üzere kayaların ve diğer jeolojik özelliklerin mutlak yaşı ve ayrıca doğal ve insan yapımı malzemelerin tarihlendirilmesi için de kullanılabilir.
Stratigrafik prensiplerle birlikte jeokronolojide jeolojik zaman ölçeğini oluşturmak için radyometrik tarihleme yöntemleri kullanılmaktadır.
En iyi bilinen teknikler arasında radyokarbon tarihleme, potasyum-argon tarihleme ve uranyum-kurşun tarihleme yer almaktadır. Jeolojik zaman çizelgelerinin oluşturulmasına izin vererek, fosillerin yaşları ve çıkarılan evrimsel değişim oranları hakkında önemli bir bilgi kaynağı sağlar. Radyometrik tarihleme, antik eserler de dahil olmak üzere arkeolojik malzemelerin tarihlendirilmesi için de kullanılır. Farklı radyometrik tarihlendirme yöntemleri, doğru oldukları zaman ölçeğine ve uygulanabilecek malzemeye göre değişir.