Luminecentiedatering is gebaseerd op het gegeven dat mineralen zoals kwarts en veldspaat licht (luminescentie) kunnen uitstralen. Het luminescentiesignaal wordt bij verhitting of blootstelling aan (zon)licht tot nul gereduceerd (de nul-stelling), en bouwt weer op als de mineralen geen licht of hitte meer zien. Deze opbouw komt door het opnemen van energie uit natuurlijke radioactiviteit. Met de methode wordt het moment van afzetting en begraving van sediment bepaald, of het moment van verhitten, zoals het bakken van aardewerk. Het is bruikbaar voor de datering van natuurlijke en antropogene sedimenten tot 500.000 jaar, zoals duinverstuivingsfasen, rivierafzettingen, plaggendekken, opvullingen en opwerpingen. Ook kan het de ouderdom van bepaalde artefacten en bouwwerken bepalen. Er zijn verschillende vormen van luminescentiedatering, zoals het in de archeologie vaker gebruikte OSL (Optically Stimulated Luminescence), single-grain pIRIR (post-InfraRed InfraRed) en TL (ThermoLuminescence).