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Die Verfügbarkeit von C 14 hat die Erforschung biologischer Vorgänge, z. B. der Photosynthese, in noch grundlegenderer Weise ermöglicht, als dies früher für möglich gehalten wurde.
C 14 kommt im natürlichen Isotopengemisch des Kohlenstoffes in genau bekannter Menge ebenfalls vor und dient der sehr präzisen Altersbestimmung organischer Proben.
Eine geringfügige Menge C 14 ist ständig in der Erdatmosphäre enthalten. Dies ist eine Folge kosmischer Höhenstrahlung. Daher war und ist die Konzentration von C 14 stets etwa konstant.
Alle Organismen nehmen während ihres Lebens mit den stabilen Kohlenstoffisotopen C 12 und C 13 auch eine geringfügige Menge C 14 auf, wobei dessen Konzentration im Organismus stets einigermaßen konstant gehalten wird.
Nach dem Tod des Organismus endet diese Aufnahme, und die stetige Konzentration kann nicht weiter aufrechterhalten werden, da das C-14-Isotop konstant zerfällt. Ermittlungen des Alters bestimmter Gegenstände von historischem oder archäologischem Interesse, etwa Knochen oder Mumien, wurden mit Hilfe der C-14-Methode möglich (siehe Altersbestimmung). Dabei ist die Datierung auf ein Alter von 30 000 Jahren beschränkt.
Bei der Probenuntersuchung mit Neutronenaktivierung wird eine Probe eines zu untersuchenden Stoffes in einem Kernreaktor durch massiven Neutronenbeschuß radioaktiv aktiviert. Eine ganze Menge von Verunreinigungen, die mit anderen Mitteln nicht feststellbar sind, können erkannt werden, indem man speziell die charakteristischen Arten der Radioaktivität, die von diesen Verunreinigungen bekanntermaßen ausgehen, untersucht.
Andere Anwendungen radioaktiver Isotope bestehen in medizinischer Bestrahlungstherapie (siehe Radiologie), industrieller Radiographie und spezieller Geräte wie phosphoreszierender Lichtquellen, Dickenmesser und Kernbatterien.
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