Термолюминесцентное датирование, как утверждают, имеет точность 67 % и обычно используется для датирования керамики и объектов из обожженной глины возрастом от 50 до 20 000 лет. Термолюминесцентное датирование также используется при изучении кремниевых материалов для изготовления инструментов, найденных в скальных укрытиях и захоронениях каменного века, таких как погребения неандертальцев в Израиле, возраст которых более 40 000 лет. В похожем методе используется лазерная технология для датирования эмиссии от зерен кварца и полевого шпата из археологических слоев. Этот метод оптически стимулируемой люминесценции позволяет датировать памятники в диапазоне 100–100 000 лет. Утверждают (хотя это очень спорно), что с его помощью определили возраст первого поселения в Австралии, и он составляет 60 000 лет.

Иногда термолюминесценция дает абсолютные даты, но чаще используется для получения относительных показаний, которые позволяют археологам установить, является ли глиняный сосуд того же относительного возраста, как аналогичные сосуды с известным возрастом, — полезный метод при выявлении подделок. Хотя термолюминесцентный метод использовался при датировании таких явлений, как появление анатомически современных людей в Юго-Западной Азии и колонизация Австралии в древности, большинство авторитетных ученых согласны в том, что для установления подлинности датирования следует рекомендовать радиоуглеродный и другие методы.

Датирование по электронному спиновому резонансу (ЭСР). При этом методе замеряются излучающие радиацию дефекты или плотность захваченных электронов в кости или раковине без их нагревания. Этот многообещающий метод датировки в чем-то похож на термолюминесцентное датирование, но имеет преимущество — объект не нужно разрушать. Он особенно эффективен при исследовании костей и зубной эмали и позволяет ученым датировать фрагменты моллюсков возрастов до миллиона лет. Метод ЭСР имеет большое значение при изучении эволюции первых людей, и с его помощью был определен возраст зубов неандертальца на юго-западе Азии, который составил 90 000 лет.

Датирование по урановым сериям. В этом методе датирования используется измерение стабильного распада урана на различные дочерние элементы внутри любого образования, состоящего из углекислого кальция — известняка или пещерного сталактита. Так как многие группы первых людей обитали в известняковых пещерах и скальных укрытиях, то кости и артефакты, вкрапленные в слои углекислого кальция, иногда можно датировать этим способом, используя методики, сходные с применяющимися в радиоуглеродном датировании. Датирование по урановым сериям наиболее эффективно при исследовании памятником возрастом от 50 000 до 1 000 000 лет (Shreeve, 1992).

Трековое датирование. Многие минералы и естественные стекла, такие как обсидиан, содержат небольшие количества медленно распадающегося урана (Fleischer, 1975). Возраст любого минерала, содержащего уран, можно определить путем измерения количества урана в образце. Такое измерение проводится посредством подсчета треков деления в материале, то есть следов повреждения в образце, вызванного распадом массивных заряженных энергией частиц. Чем старше образец, тем больше треков. Вулканические породы, такие как в Олдувае и других древних памятниках, идеальны для трекового датирования. Вулканические слои под древнейшими памятниками гоминидов в Олдувае были датированы таким методом, и возраст оказался 2,03±0,28 лет, что согласуется с калий-аргоновым датированием этого же места.

Археомагнитное датирование. Нам известно, что в древности направление и сила магнитного поля земли менялись. Многие глины и глинистые почвы содержат магнитные минералы, которые при нагревании до тусклого красного цвета примут направление и силу магнитного поля земли в момент нагревания. Таким образом, если изменения магнитного поля земли фиксировались в течении столетий или даже тысяч лет, то возможно датировать любой подходящий образец из глины, о котором известно, что он нагревался, посредством корреляции термоостаточного магнетизма нагретой глины с информацией о магнитном поле земли (Вулфман — Wolfman, 1984). Археологи часто находят сооружения с хорошо обожженными глиняными полами — печи, печи для обжига, печи для плавки металла и т. д., глина которых может быть использована для археомагнитного датирования.

Термоостаточный магнетизм (ориентация магнитных частиц, зафиксированная нагреванием) проявляется благодаря ферромагнетизму магнита и гематита, минералов, находящихся в значительном количестве в большинстве почв. Если почву, содержащую эти элементы, нагревать, то магнитные частицы в них изменяют свою ориентацию и она становится соответствующей магнитному полю земли. В сущности, нагретый кусок глины становится очень слабым магнитом, и его магнитное поле можно измерить парастатичным магнетометром. Информация о магнитной деклинации и склонении магнитного поля земли в момент нагревания сохраняется в этом куске глины. Если известны изменения магнитного поля земли в данном районе, то можно получить абсолютную хронологию для этого образца.

С археологической точки зрения археомагнетизм имеет ограниченное применение, потому что длительная систематическая регистрация изменений магнитного поля земли проводилась только в нескольких регионах. Деклинация и склонение регистрировались в Лондоне на протяжении 400 лет, а очень точные сведения охватывают период от 1600 года до наших дней. Некоторое внимание уделялось этому во Франции, в Германии, Японии, на юго-западе США. Очень точные ЭСР-метод, радиоуглеродное датирование и дендрохронология могут способствовать созданию более длительных хронологических магнитных шкал. На юго-западе США были протестированы образцы глины из селений доколумбовой эпохи, проверенные дендрохронологическим и радиоуглеродным методами, показания дали возраст почти в 2000 лет.

Абсолютные (хронометрические) даты выражаются в годах. В противоположность этому, относительные даты представляют взаимоотношения во времени, которые используются для того, чтобы соотнести доисторические памятники или культуры относительно друг друга, и эти корреляции основаны на законе наложения. Первые археологи изучали эволюцию стилей артефактов во времени. Такой подход развился в технику построения серий. Построение серий основано на предположении, что артефакты входят в моду и достигают пика популярности, а затем постепенно выходят из моды. Проверенная на свидетельствах о новоанглийских надгробиях и других современных артефактах, серийность (построение серий) стала эффективным методом упорядочивания памятников в хронологической последовательности.

Исторические записи и календари, разработанные древними египтянами и народом майя, представляют огромную ценность для датирования их письменных цивилизаций. Также много ценной хронологической информации может быть получено благодаря предметам известного возраста, таких как глиняные курительные трубки или монеты. Но эти предметы относятся к совсем недавним периодам истории человечества. При перекрестной датировке, широко используемой в Европе и Центральной Америке, используются артефакты известного возраста, такие как монеты или другие предметы торговли. Это позволяет получить относительные даты для памятников в тех регионах, где не было исторической хронологии.

Дендрохронология (датирование по годичным кольцам деревьев) позволила получить точную хронологию двух тысяч лет доисторического юго-запада США и может быть использована на памятниках в Европе возрастом до 8000 лет до н. э. Дендрохронологи определяют ежегодный рост колец таких деревьев, как сосна (bristle-cone pine), и соотносят их в длинные последовательности годовых приростов, которые затем объединяют в сводные основные шкалы. Деревянные бревна и другие деревянные археологические находки коррелируют по этим контрольным хронологиям для получения точных дат для поселений пуэбло и других памятников.