Een isotoop is een element met een bepaald aantal neutronen in de kern. Een atoom heeft altijd een bepaald aantal protonen dat het atoomnummer bepaalt van het element. Het aantal neutronen daarentegen kan variëren. Een isotoop is dus één variëteit van een element met een bepaald aantal neutronen. De analyse van stabiele isotopen kan worden gebruikt voor onder andere onderzoek naar bevolkingsbewegingen en dieetanalyse. De methodes zijn destructief, maar heeft slechts een klein monster nodig (een paar nanogram). Stabiele isotopenanalyse kan in de archeologie o.a. worden toegepast op botten, tandsteen, menselijke en dierlijke eiwitweefselmonsters (keratine, chitine, zacht weefselcollageen), plantenmonsters en gecarboniseerd en gefossiliseerd hout. De verhoudingen van isotopen in de omgeving beïnvloedt de isotopenverhoudingen van organismen. Zo beïnvloedt de isotopenverhouding van CO2 in de atmosfeer de verhouding in planten en die beïnvloedt weer de mens als die de plant eet. Binnen isotopenonderzoek zijn verschillende specialisaties, gericht op specifieke elementen. Strontium, neodymium, lood, koolstof, zuurstof en stikstof worden in archeologische contexten het meeste ingezet.