A természetben mind a 13C, mind a 14C jelen van. Az előbbi az összes szén körülbelül 1%-át teszi ki. A 14C előfordulása 0,0000000001% (egy trillió részecske, ami kicsi, de mérhető szint) és nulla között változik. A 14C legnagyobb mennyiségben a légköri szén-dioxidban és a légköri szén-dioxidból előállított termékekben (például a növényekben) található. A 12C-vel és a 13C-vel ellentétben a 14C nem stabil. Ennek következtében folyamatosan természetes radioaktív bomláson megy keresztül, míg a többi izotóp mennyisége nem változik. A szén-14 a légköri szén-dioxidban van a legnagyobb mennyiségben jelen, mivel a légkör felső határán a nitrogénatomok és a kozmikus sugárzás közötti ütközések során folyamatosan keletkezik.
A 14C bomlási sebessége teljesen állandó. Adott 14C atomok bármely halmaza, a fele 5700 év alatt bomlik el. Mivel ez a sebesség lassú a szénnek a táplálékláncokon (a növényektől az állatokon át a baktériumokig) keresztüli mozgásához képest, a földfelszíni biomasszában lévő összes szén atmoszférikus mennyiségű 14C-t tartalmaz. Amint azonban a szén kikerül a biológiai folyamatok körforgásából – például az iszapba vagy a talajba temetkezve -, a 14C mennyisége csökkenni kezd. 5700 év elteltével már csak a fele marad meg. További 5700 év elteltével már csak a negyede marad meg. Ez a folyamat, amely addig tart, amíg nem marad 14C, a széndioxid kormeghatározás alapja.
Az olyan mintát, amelyben a 14C már nem mutatható ki, “radiokarbonhalottnak” nevezzük. A fosszilis tüzelőanyagok gyakori példát szolgáltatnak. Olyan biomasszából származnak, amely eredetileg légköri 14C-t tartalmazott. Az üledékes szerves törmelék olajjá vagy a fás növények szénné történő átalakulása azonban olyan lassú, hogy még a legfiatalabb lelőhelyek is radiokarbonhalottak.
A szerves molekulában lévő 14C mennyisége tehát információt nyújt a szén forrásáról. Ha a 14C légköri szinten van jelen, akkor a molekula egy közelmúltbeli növényi termékből származik. A növénytől a molekuláig vezető út közvetett vagy hosszú lehetett, és több fizikai, kémiai és biológiai folyamatot is magában foglalhatott. A 14C szintjét csak az idő múlása befolyásolja jelentősen. Ha egy molekula nem tartalmaz kimutatható 14C-t, akkor petrolkémiai alapanyagból vagy más ősi forrásból származik. A köztes 14C-szintek vagy modern és elhalt szén keverékét jelenthetik, vagy olyan szenet, amelyet kevesebb mint 50 000 évvel ezelőtt rögzítettek a légkörből.
Az ilyen típusú jeleket gyakran használják a természetes környezetet vizsgáló kémikusok. A tengerparti üledékben talált szénhidrogén például származhat olajfoltból vagy növények által termelt viaszokból. Ha az izotópos elemzések azt mutatják, hogy a szénhidrogén légköri szinten 14C-t tartalmaz, akkor az egy növényből származik. Ha nem tartalmaz 14C-t, akkor olajfoltból származik. Ha valamilyen köztes szintet tartalmaz, akkor mindkét forrás keverékéből származik.