人类化石年代的测定
地质学家通常能够在一个化石地点范围内确定出化石的年代序列，但是，如何比较相距数百公里的化石地点的时代，以及如何比较不同大陆上的化石地点的时代？要回答这些问题，需要了解测年方法。测年方法包括两类，即绝对测年和相对测年。绝对测年方法主要应用于发现人类化石的岩层的年代测定，或用于从相同层位发现的非灵长类化石的年代测定。研究者必须非常小心地保存化石和与其出土层位关联的证据。绝对测年方法依赖对自然进程如原子衰变所需时间的了解，或者能将化石层位与精确标定的全球性事件如地球磁场方向的反转相联系。这就是为什么绝对年代能够精确到日历上的某一天。绝对测年方法中最广为人知的是放射性碳的测年，但只适合于人类演化的后期阶段的测年。当生物体死亡后的5730±40年，一半的碳-14就转化成为氮-14（这个时间长度被称作是“半衰期”）。放射性碳测年已成功用于测定发现在澳洲和欧洲的智人化石的年代。放射性碳测定范围不能超过4万年，超过这个时间的化石中因为剩余的放射性物质太少而无法精确地测量，数据就不可靠了。
大部分东非的人类化石地点，如坦桑尼亚的奥杜威峡谷（Olduvai Gorge）、肯尼亚的库比福勒（Koobi Fora）和埃塞俄比亚的哈达（Hadar），都夹在火山灰或火山碎屑层中，火山灰层含有丰富的放射性元素——钾和氩。放射性钾和氩的衰变周期比碳-14长很多，因此，钾氩和氩氩测年方法可以用来测定距今超过10万年的含有化石和石器工具的岩层的年代。古地磁测年利用了复杂的地球的磁场的反向记录。在地球历史的很长一段时间里，其磁场的方向曾经与现在正好截然相反。现代的方向被称为“正向”，与之相逆的方向为“反向”。地球的液态核的流动造成了地球磁场方向的转变。当悬浮微粒沉积形成硬沉积岩之前，微粒中的每个微量磁性金属元素都像一块磁铁。这些微粒沉积之后沿当时的地球磁场方向排列，使岩石整体具有可测量的磁向或磁极。研究者把保存在含人类化石的沉积物中的磁场方向变化序列与深海岩芯的磁性记录（古地磁柱）相比较，并试图找到最匹配的序列。一些序列可能在被参照的古地磁柱上会出现不止一次，因此，若能使用另一种绝对年代测定方法将有助于研究人员寻找到要着重比较的古地磁记录片段。一个相对长的古地磁稳定时期被称为“极性时”，在某一极性时中一个相对短暂的磁场变化时期被称为“亚时”。奥杜威峡谷是应用地磁地层学测定年代的第一个早期人类遗址，对亚时进行了命名但没有编号，其中一个亚时被称为“奥杜威事件”。
另一组绝对测年方法被称为氨基酸消旋法，利用生化反应作为时钟。例如，蛋壳含有的氨基酸被称为亮氨酸；当蛋壳最初形成时所有的亮氨酸为L型，然而，随着时间的推移，这种L型就以较为稳定的速率转变或外消旋成D型。这样，两种形式的比率加上转化率就提供了蛋壳形成的时间。许多较晚的非洲人类化石遗址中含有鸵鸟蛋壳碎片，假设文化层中包含的蛋壳与人类化石具有相同的地质年龄，则鸵鸟蛋壳（OES）测年法将很有助益。鸵鸟蛋壳测年法被用来测定在放射性碳和钾氩法所测年代范围之间的人类化石地点。其他方法还有电子自旋共振法（ESR）和铀系法（USD），这类测年方法测定距今30万到4万年间的遗址特别有用。
相对测年方法多依赖于对动物化石的对比。两遗址动物化石相同，则一遗址可以根据另一个有可靠的绝对年龄的遗址来确定年代。如果发现在A地点的动物化石与发现在B地点的相似，则可以假定A地点与B地点的年代大致相同。与绝对测年相比，相对测年只是提供了化石的大致年代。利用动物遗存测年被称为生物年代学，曾经对测定非洲南部洞穴遗址中早期人类化石的年代尤为重要。这些地点几乎都出土了羚羊和猴子的化石。因为在东非的主要遗址相同的动物化石都进行了绝对年龄测定，所以研究者能够将这些年代数据应用到非洲南部洞穴遗址含有同样化石的层位。生物年代学也被应用于确定乍得的人类遗址和格鲁吉亚的德曼尼西遗址的年代。
树木年代学是依据树木的年轮来测定相对年代的科学，已被用于提高碳-14测年的精确性。树木的年轮非常可靠，被用来对碳-14所测年代进行校准，近代人类活动引起了大气中碳同位素水平发生变化，进而影响了碳测年的准确性。
