本書主要由三個部分組成：(1)同位素地球化學理論和技術基礎，內容包括同位素地球化學的原子核物理基礎、同位素的質譜分析技術原理介紹；(2)同位素地質年代學，內容包括同位素地質測年理論基礎，主要地質測年方法(如Rb-Sr法、K-Ar法、U/Th-Pb法等)的原理和應用，放射成因同位素地球化學原理及應用，第四紀地質測年方法(如鈾系不平衡法、宇宙成因同位素測年、放射性損傷相關測年等)、滅絕核素測年方法的原理及應用；(3)穩(wěn)定同位素地球化學，內容主要包括穩(wěn)定同位素地球化學的理論基礎，傳統(tǒng)穩(wěn)定同位素地球化學(C、H、O、S、N等)，稀有氣體同位素地球化學(He、Ne、Ar、Kr、Xe等)和非傳統(tǒng)同位素地球化學(Li、B、Mg、Fe、Cu、Zn等)的原理及應用。