将稳定或放射性同位素置于被研究的化学、生物、物理反应或过程中，并应用质谱或放射性测量手段监测其在研究对象中的分布与变化情况，以研究反应机制或过程演化的研究方法。已用于生物医学中观察活体内各种生化、代谢活动，工业上的地下管道检漏、病险水库坝的观测、高炉寿命的确定等。通过对自然界中同位素的地球化学研究，追索和阐明各种天然物质的来源、成因和演化历程。参见“同位素地球化学”。