Geochronologie je věda zabývající se určováním absolutního stáří hornin, fosilií a sedimentů v rámci určitého stupně nejistoty, který je vlastní použité metodě. Geologové k dosažení tohoto cíle používají různé metody datování. Nejlepších výsledků lze často dosáhnout interdisciplinárním přístupem, kdy se používá několik metod.
Geochronologie se v aplikaci liší od biostratigrafie, což je věda o přiřazování sedimentárních hornin ke známému geologickému období prostřednictvím popisu, katalogizace a porovnávání fosilních květinových a faunalských asambláží. Biostratigrafie neposkytuje přímo absolutní určení stáří horniny, pouze ji umisťuje do intervalu, kdy je známo, že tato fosilní asambláž koexistovala. Obě disciplíny však pracují ruku v ruce, až do té míry, že sdílejí stejný systém pojmenovávání horninových vrstev a časových rozpětí používaných ke klasifikaci vrstev ve vrstvách. (Terminologie viz tabulka vpravo.)
Například s odkazem na Geologickou časovou škálu trval horní perman (Lopingian) od 270,6 +/- 0,7 Ma (Ma = před miliony let) až někam mezi 250,1 +/- 0,4 Ma (nejstarší známý trias) a 260,4 +/- 0,7 Ma (nejmladší známý Lopingian) – mezera ve známých, datovaných fosilních sestavách téměř 10 Ma. Zatímco biostratigrafické stáří hornpermského lože může být prokázáno jako Lopingian, skutečné datum lože může být někde mezi 270 a 251 Ma.
Na druhou stranu žula, která je datována na 259,5 +/- 0,5 Ma, může být rozumně bezpečně nazývána „Permian“, nebo nejsprávněji, že se vetřela do Permianu.
Věda geochronologie je hlavním nástrojem používaným v disciplíně chronostratigrafie, která se pokouší odvodit absolutní data stáří pro všechny fosilní asambláže a určit geologickou historii Země a mimozemských těles.