铀铅测年法依赖两个独立的
衰变链，即
半衰期44.7亿年的
铀238（U）至铅206（Pb）的铀衰变系；以及半衰期7.04亿年的
铀235（U）至铅207（Pb）的锕衰变系。
从铀衰变到铅的衰变链由一系列的
α衰变和
β衰变组成。其中铀238和其子核素会经过8次α和6次β衰变成为铅206；而铀235的部分则是7次α和6次β衰变成为铅207。
因为两个铀铅衰变链（铀238至铅206和铀235至铅207）同时发生，所以在铀铅测年法中又发展出了多种测年技术。铀铅测年法这个术语通常是指两个衰变链同时使用，并且在“谐和图”（Concordia diagram，参见下文）上表示。
不过，如果只使用一个衰变链（通常使用铀238至铅206）时，则是使用铀铅
等时线测年法，类似铷锶测年法。
最后，物体的年代也可在铀铅衰变系下只分析铅同位素的比例而测定，即所谓的铅铅测年法。
美国地球化学家克莱尔·卡梅伦·彼得森是研究铀铅
放射性同位素测年方式的先驱，他并以此法首次测定地球的年龄精确值而闻名。