Si bien es posible emplear diversos isótopos radiactivos en la datación del material paleoclimático, los isótopos estables del oxígeno y el hidrógeno son elementos clave para reconstruir la temperatura y las condiciones ambientales del pasado. Los investigadores del clima y los expertos en la elaboración de modelos llevan decenios empleando los isótopos del agua para comprender mejor las pautas de la circulación atmosférica, los procesos meteorológicos actuales y las condiciones climáticas del pasado en distintas escalas espaciotemporales. Un recurso fundamental en la investigación paleoclimática es la Red Mundial sobre Isótopos en la Precipitación, una base de datos con información isotópica que gestionan el OIEA y la Organización Meteorológica Mundial desde 1961.