Для датирования палеоклиматических архивов могут использоваться несколько радиоактивных изотопов, а основными инструментами для реконструкции температурных и природно-климатических условий прошлых периодов являются стабильные изотопы кислорода и водорода. Исследователи климата и эксперты по моделированию уже много лет используют содержащиеся в воде изотопы для изучения моделей атмосферной циркуляции, современных метеорологических процессов и климатических условий в прошлом в различных пространственных и временных масштабах. Главным ресурсом для палеоклиматических исследований является Глобальная сеть "Изотопы в осадках" – база изотопных данных, которую МАГАТЭ и Всемирная метеорологическая организация ведут с 1961 года.