本书主要由三个部分组成：(1)同位素地球化学理论和技术基础，内容包括同位素地球化学的原子核物理基础、同位素的质谱分析技术原理介绍；(2)同位素地质年代学，内容包括同位素地质测年理论基础，主要地质测年方法(如Rb-Sr法、K-Ar法、U/Th-Pb法等)的原理和应用，放射成因同位素地球化学原理及应用，第四纪地质测年方法(如铀系不平衡法、宇宙成因同位素测年、放射性损伤相关测年等)、灭绝核素测年方法的原理及应用；(3)稳定同位素地球化学，内容主要包括稳定同位素地球化学的理论基础，传统稳定同位素地球化学(C、H、O、S、N等)，稀有气体同位素地球化学(He、Ne、Ar、Kr、Xe等)和非传统同位素地球化学(Li、B、Mg、Fe、Cu、Zn等)的原理及应用。