Применение палеомагнитных методов определения возраста основано на явлении остаточной намагниченности горных пород. Все частицы магнитных минералов, содержащиеся в горной породе, приобретают в ходе её формирования закономерную ориентировку. Она соответствует ориентировке силовых линий магнитного поля Земли в данной точке. В дальнейшем эта ориентировка сохраняется, и, измерив её с помощью чувствительных приборов, можно установить положение данной точки местности относительно геомагнитного полюса в момент образования породы. Это положение характеризуется двумя величинами. Магнитное склонение указывает направление на прежнее положение магнитного полюса, а магнитное наклонение (определяется углом наклона силовых линий к горизонту) – расстояние до него.
Установлено, что в геологическом прошлом, в результате движений литосферных плит, положение каждого блока земной коры относительно магнитных полюсов непрерывно изменялось. Зная координаты полюсов относительно каждого крупного блока земной коры на конкретные моменты геологического времени, можно использовать измерения остаточной намагниченности для определения возраста горных пород.
Дополнительно помогают при определении возраста палеомагнитным методом инверсии геомагнитного поля. Установлено, что в истории Земли северный и южный магнитные полюса периодически менялись местами. Соответственно, в истории нашей планеты выделены эпохи прямой (соответствующей современной ориентировке магнитного поля) и обратной (противоположной) полярности. Разработаны палеомагнитные шкалы, на которых показано чередование эпох прямой и обратной полярности и продолжительность каждой эпохи. Наиболее пригодны такие шкалы для изучения возраста отложений, формировавшихся в условиях непрерывного осадконакопления (в основном морских).