Znanost geokemije stabilnih izotopa u sedimentima i biološkim strukturama prirodnog poriekla. Stabilni izotopi su atomska varijacija elemenata, stabilni su tijekom dugog vremenskog razdoblja, što znači da kod njih ne dolazi do radioaktivnog raspada. Nekoliko elemenata, kao što su kisik i ugljik imaju nekoliko stabilnih oblika. Kisik, na primjer, pojavljuje se u prirodi kao 160 i 180 - ova dva oblika su izotopi. Imaju različit broj neutrona (160 ima dva neutrona više od 180) i iz tog razloga je teži. Kako dva izotopa imaju različite mase, kemijske i fizikalne reakcije kao povezivanje, isparavanje i taloženje pojavljuju se na različitim frekvencijama. Udjel stabilnih izotopa sačuva je u kemijskim spojevima, kao što su voda, led i kalcijev karbonat i daju informacije o okolišnim uvjetima u vrijeme njihovog nastanka. Na primjer, udjel 180/160 u uzorku leda povezan je s temperaturom vode u pradavnim oceanima, što nam odražava pradavnu klimu.