Il piombo di uranio è uno dei più antichi e raffinati schemi di datazione radiometrica.

Può essere utilizzato in una fascia di età compresa tra circa 1 milione di anni e oltre 4,5 miliardi di anni. La precisione è nell'intervallo 0,1-1 per cento.

Il metodo si basa su due catene di decadimento separate, la serie dell'uranio da 238U a 206Pb, con un tempo di dimezzamento di 4,47 miliardi di anni e la serie dell'attinio da 235U a 207Pb, con un tempo di dimezzamento di 704 milioni di anni.

L'esistenza di due percorsi "paralleli" di decadimento dell'uranio-piombo permette diverse tecniche di datazione all'interno del sistema complessivo U-Pb.

Il termine "datazione U-Pb" implica normalmente l'uso accoppiato di entrambi gli schemi di decadimento. Tuttavia, l'uso di un unico schema di decadimento (di solito da 238U a 206Pb) porta al metodo di datazione isocrone U-Pb, analogo al metodo di datazione al rubidio-stronzio.

Infine, le età possono essere determinate anche dal sistema U-Pb attraverso l'analisi dei soli rapporti isotopici del Pb. Questo è chiamato il metodo di datazione piombo-piombo. Clair Cameron Patterson, un geochimico americano che è stato il pioniere degli studi sulla datazione radiometrica all'uranio-piombo, è famoso per averlo utilizzato per ottenere una delle prime stime accurate dell'età della Terra.