Il fenomeno della radioattività dell'uranio venne scoperto casualmente nel 1896 da Henri Becquerel (1852-1908) e studiato approfonditamente da Marie Curie (1867-1934) insieme al marito Pierre (1859-1906). A pochi anni dalla sua scoperta due fatti divennero chiari riguardo alla radioattività. Il primo è che essa è un processo esotermico e produce, pertanto, calore: quando i raggi emessi da una sostanza radioattiva collidono con le molecole dell'aria, essi vengono assorbiti da queste molecole e la loro energia cinetica è trasformata in calore. La seconda caratteristica è che tracce di radioattivit` sono presenti ovunque attorno a noi, nel suolo, nelle rocce, nella pioggia e nella neve. La grande produzione di calore da parte di questa radioattività invalidava i calcoli di Lord Kelvin, dal momento che egli aveva assunto che il calore disperso dalla Terra fosse quello originario della formazione; ora invece divenne chiaro che l'energia termica irradiata veniva continuamente rimpiazzata attraverso i processi radioattivi. Pertanto la Terra non sta raffreddando e la cronologia di Kelvin si sgretolò lasciando campo libero a quella darwiniana.
Ma la radioattività ricopre un ruolo assolutamente peculiare nella storia che andiamo descrivendo perché non si limitò a discriminare una cronologia piuttosto che un'altra, ma rappresentò essa stessa un orologio affidabile con cui calcolare l'età della Terra. Ai tempi della scoperta della radioattività l'atomo era ancora considerato una singola entità indivisibile. Di lì a poco, tuttavia, si arrivò a capire che in realtà esso è costituito da elettroni con carica elettrica negativa che orbitano attorno ad un nucleo composto da protoni positivi e neutroni privi di carica elettrica. Ciò che distingue le diverse sostanze è il numero di protoni contenuti negli atomi che le costituiscono. I nuclei di una sostanza instabile si sfaldano emettendo raggi composti dai frammenti dovuti a questo sfaldamento. Quando i nuclei di una sostanza radioattiva (sostanza madre) perdono protoni, essi diventano necessariamente unaltra sostanza (sostanza figlia). Il processo di decadimento radioattivo è di tipo statistico: dati, poniamo, 1000 nuclei della sostanza madre A, non è possibile dire quali nuclei si saranno trasformati nella sostanza figlia B dopo un tempo fissato. È però possibile definire un tempo, detto tempo di dimezzamento, passato il quale si avranno 500 atomi A e 500 B. Trascorso un altro tempo di dimezzamento si avranno 250 atomi A e 750 B; poi ancora 125 A e 875 B, e cosl via. Pertanto, conoscendo il tempo di dimezzamento caratteristico della sostanza A, è possibile risalire al tempo trascorso tramite il conteggio dei nuclei A e B. Il tempo di dimezzamento dell'uranio-238 (ovvero contenente 238 particelle nel nucleo), ad esempio, è di 4,5 miliardi di anni; quello dell'uranio-235 704 milioni di anni; quello del carbonio-14 5.730 anni. Anche se nella pratica la datazione tramite sostanze radioattive presenta alcune difficoltà su cui non ci soffermiamo, essa ha realizzato il sogno dei geologi del '700 e siamo oggi in grado di datare in maniera assoluta, e non solo relativa, i vari strati rocciosi. Si è potuta anche misurare l'età degli asteroidi che cadono sulla Terra: essi sono coevi della Terra ed hanno il vantaggio di non aver subito alcuna trasformazione dal tempo della loro formazione, contrariamente a quanto accade alla superficie terrestre sottoposta a continue modifiche da parte di processi vulcanici ed erosivi. All'interno di uno scarto di 100 milioni di anni, l'età di tutti questi asteroidi, e dunque del sistema solare, risulta essere 4,5 miliardi di anni.
Come abbiamo visto, non fu facile per i primi studiosi, adusi alla cronologia biblica, concepire simili intervalli temporali, ed anche per noi, oggi, risulta difficoltoso abbracciare con la mente un simile arco di tempo. Per meglio rendersi conto del peso relativo delle varie tappe della vita della Terra pur essere utile considerare il seguente schema in cui il Sistema solare è assunto avere un anno di vita, un intervallo con cui siamo decisamente più familiari. La Terra si forma il primo gennaio; le prime forme di vita acquatiche vengono alla luce alla fine di maggio; piante ed animali compaiono alla fine di novembre; il 25 dicembre si estinguono i dinosauri (evento accaduto in realtà 65 milioni di anni fa); l'homo sapiens appare alle ore 23 del 31 dicembre; l'impero romano dura dalle 23:59:45 alle 23:59:50; la scoperta dellAmerica avviene alle 23:59:57.