这种方法根据的原理是：铀-238的自发裂变在绝缘结晶固体中产生的径迹数随年代而增加。天然铀主要是两种长寿命同位素铀-238（99.3%）和铀-235(0.7%)的混合物。两者经过一系列衰变，最后都变成铅的同位素。此外,铀还存在裂变成两块的罕见现象,大约200万个铀-238的衰变原子中有一个是裂变的铀-235的裂变机率比铀-238要小得多，所以实际出现的裂变径迹都是铀-238裂变形成的。裂变产生的两块高速分开的碎片使周围的物质造成约10微米的柱状损伤。用适当的溶剂侵蚀后，在
光学显微镜下可以清楚地显出损伤的径迹。常温下，损伤在绝缘结晶固体中能长期保持。若加热到 500℃以上，径迹就会消失。由此可见,样品中的裂变径迹数,与铀-238的原子数，以及该样品经历最后一次高温以来的年数成正比。因此，根据样品中的铀含量和自发裂变的径迹数，就可以推算出样品经受最后一次高温的年代。实验上常取一薄片样品表面抛光，用酸浸蚀显出自发裂变径迹加以计数。加热以后用一定通量的慢中子流照射样品，铀-235能被中子诱发裂变，同样产生径迹，统计径迹数可以推算出样品的含铀量。一般矿物中都含有百万分之一数量级的铀，取样不算太困难。考古上亦可应用。埋有古人类遗址的火山岩层，古人类火堆旁被高温烘烤过的矿物晶粒，陶器中的矿物晶粒，人工玻璃等都可以取样测定。对于较年轻的考古样品，则要求含铀量较高，否则会因自发裂变径迹数太少，造成统计误差增大。 裂变径迹法同钾－氩法(见)可以互相校核，对于确定早期人类遗址的绝对年代比较适用。例如坦桑尼亚奥杜瓦伊峡谷古人类遗址第1层，用钾-氩法测得的年代是1.75±0.15百万年，而用裂变径迹法测得的年代是2.03±0.28百万年,两者在误差范围内一致,因此肯定了该层位的年代为大约距今200万年。