Datowanie radiowęglowe można uznać za w pełni wiarygodne, ponieważ fizyczne podstawy tego procesu są całkowicie niewrażliwe na ziemskie warunki środowiskowe, takie jak wahania temperatury czy ciśnienia. Rozpad promieniotwórczy węgla C-14 jest zjawiskiem regulowanym przez oddziaływania słabe zachodzące wewnątrz jądra atomowego, które jest odizolowane od zewnętrznego świata barierą energetyczną. Zmiany środowiskowe wpływają jedynie na powłoki elektronowe atomów (czyli na reakcje chemiczne), operując energiami rzędu kilku elektronowoltów, podczas gdy procesy jądrowe wymagają energii rzędu tysięcy elektronowoltów, by ulec jakimkolwiek zaburzeniom. Eksperymenty, w których poddawano próbki ekstremalnym ciśnieniom i temperaturom (np. podczas detonacji materiałów wybuchowych), potwierdziły, że stała rozpadu pozostaje nienaruszona i „zegar” ten tyka w identycznym tempie niezależnie od otoczenia.

Choć sam mechanizm rozpadu jest stały, środowisko może wpływać na skład chemiczny próbki, co stanowi wyzwanie geochemiczne, a nie fizyczne. Przez tysiące lat zalegania w ziemi materiał badawczy może zostać zanieczyszczony obcym węglem – na przykład wodami gruntowymi niosącymi współczesne kwasy humusowe (co „odmładza” próbkę) lub starszymi węglanami ze skał (co ją „postarza”). Jednak współczesna nauka skutecznie radzi sobie z tym problemem, stosując rygorystyczne procedury czyszczenia chemicznego (tzw. metoda ABA), które usuwają zewnętrzne zanieczyszczenia i izolują pierwotny materiał biologiczny. Dodatkowo uwzględnia się zjawisko frakcjonowania izotopowego, czyli naturalną preferencję organizmów do lżejszych izotopów węgla, korygując wyniki w oparciu o pomiar stabilnego izotopu węgla C-13.

Ostatecznym elementem gwarantującym precyzję jest kalibracja, która eliminuje błędy wynikające ze zmiennej aktywności Słońca i pola magnetycznego Ziemi, wpływających na początkową ilość węgla C-14 w atmosferze. Ponieważ „lata radiowęglowe” nie zawsze pokrywają się idealnie z latami kalendarzowymi, naukowcy stworzyli krzywą kalibracyjną IntCal20. Opiera się ona na niezależnych wzorcach czasu, takich jak słoje drzew (dendrochronologia) czy nacieki jaskiniowe, co pozwala przeliczyć surowy wynik pomiaru na dokładną datę kalendarzową.