Certaines espèces sont de très bons indicateurs stratigraphiques : c'est le cas, parmi les microfossiles, de certains foraminifères (leur taille, ornementation, forme, le nombre de loges ou d'autres critères varient suffisamment au cours du temps géologique pour donner de bons repères chronologiques) et du nannoplancton qui, à travers des milliers de coupes, tant en forage qu'à l'affleurement, ont permis des datations fines. De même, grâce à certains mollusques, comme les Ammonites à l'ère Secondaire et les Pectinidés à l'ère Tertiaire, on a pu définir une succession de biozones* précises au cours du temps. En dehors du classique principe de superposition, qui fut la base des premières chronologies relatives et de la biostratigraphie*, les couches peuvent être datées par des méthodes physiques. Ainsi, le rapport de certains isotopes du strontium dans l'eau de mer varie au cours des temps géologiques. Ce strontium est fixé dans les tests calcaires des organismes. Mesurées, ces valeurs sont rapportées à une courbe de référence établie par radiochronologie (méthodes physiques fournissant des datations absolues). Cette méthode est notamment utilisée pour dater nos niveaux marins tertiaires.

* biostratigraphie = chronologie fondée sur le contenu en fossiles des couches géologiques.
* biozones = repères chronologiques définis par l'apparition, la disparition, ou l'abondance d'une espèce.