热释光断代不需要依靠标准器作为比较，所以它是一种绝对断代的方法。 因为陶瓷中含有大量的矿物晶体，如石英、长石和方解石等，这些晶体在受到核辐射 (如α、β和γ等射线 )的作用时，在微观结构上产生了变化，并积累了相应的能量。因此若把陶瓷样本加热，可观察到物理学上的“热释光”现象，这些矿物晶体在历史上积累的能量会 以发光的形式释放出来，而且热释光的强度与它们所接受的核辐射的多少成正比。由于陶瓷所接受的核辐射主要来自于陶瓷本身和自然环境所含的微量的放射性杂质 (如铀、钍、钾40等)，它们的放射性剂量相对恒定，因此热释光的强度便和受辐射时间的长短成正比。一件古陶瓷在当年的烧制过程中，它的胎土中的石英、长 石、方解石等矿物晶体原始累积的热释光能量都会因烧制时的高温而全部释放掉，就像是把『热释光时钟』重新拨至零。从它烧成之日开始，该陶瓷器将重新积累热 释光信息，相当于『热释光时钟』重新运转。在该器件进行热释光检测时测量得到的热释光信息，是与它的烧制后时间长短成正比的，“热释光”方法就是通过测量 所累积的幅射能，计算出该器件烧制后距离现在的时间，从而达到断代的目的，这就是热释光方法的基本原理。由于器件累积的受幅射信息完全储存在它本身中，只 需在该器件上取样检测即可断代，而不必与相应窑址的出土样品数据进行比对，所以这是一种绝对断代方法，是很准确可靠的。
热释光信息一般是以「辐射当量」来表示的，测量方法是先用辐射同位素 (如以Sr-90作为β源；以Am-241作为α源) 放出定量辐射剂量照射陶瓷样品，计算出能够引发同量的天然热释光所需的辐射剂量，此剂量就是天然热释光的「辐射当量」。将测得的陶瓷每年接受的辐射剂量代 入下列简单公式中就能计算出它的年龄：
年龄 = 辐射当量 / 年剂量。
所以对每一件陶瓷器的断代，必需对光强度以及年剂量两个参数做出精确测量。如果能有高精度的实验数据，年代误差为百分之十至二十是可以达到的。
从热释光原理可以看到，年份较远的陶瓷，光的强度较强。相对地年份较近的陶瓷器 (如明清瓷为年，有效剂量是0.5-3 Gy)，它的光强会较弱，测试难度也相应地提高。所以为要成功地用热释光断代，对测试人员的技术要求是相当高的。只熟悉热释光方法应用在地质学(地质样本 准确度是5-10万年)或辐射科学(有效剂量是-300Gy)上的技术人员是未必能适应古陶瓷断代的高精度要求的。
热释光断代是需要对陶瓷器取样的，不同的检测机构取样的形状不同。英国牛津鉴证实验室取直径约三毫米的圆柱形样本，香港中科鉴证实验室一般取边长约三毫米、深亦约三毫米的三角锥形。如果取样得宜，应不会影响到陶瓷器的外观。
热释光前剂量方法及其局限性
热释光现象三百多年前就已被发现，在上个世纪六十年代它被发展成为一项考古、测年的 新技术。而且这项技术还在不断发展，以适应不同检测对象的需要。就古陶瓷而论，常规的热释光测定方法对于唐代以前的高古陶器断代是十分准确的，但对宋代以 后的器物，特别是明清瓷，热释光的反应及灵敏度就变得相当低，带来较大的误差甚至无法准确地确定器物的年代。针对这一类器件，在上世纪八十年代早期，弗莱 明等人发明了前剂量技术。所谓前剂量就是用实验室后加的人工幅射去决定古剂量。他们的主要发现是，作为瓷胎成分之一的矿物晶体石英在110C峰有明显的前 剂量效应。只要把石英(样本)加热到500C0左右，则下一次接受相同剂量幅射发出的热释光会大大增加，而且这增加线性正比于古剂量或两次加温到 500C0的热激活间所加的剂量。因此我们可以利用前后两次施加的试验剂量的热释光来估算古剂量。由于用这方法使石英110C0热释光峰能够被测量出来， 因此它的确解决了一部分宋代以后瓷器的断代问题。但大量实践表明，上述的线性正比关系只存在于年代较短的瓷器热释光性质中，对于明清以前的瓷器它往往会导 至很大的误差。为了克复线性法的缺点，我们必需考虑热释光灵敏度和辐射剂量的非线性关系。为了这个目的，上海博物馆考古实验室发展出一个前剂量饱和指数法 来改进线性前剂量方法，并取得重要的结果。他们估计使用这个方法，瓷器的可测率及真伪鉴定的正确率均在95%以上。这是一个很可观的成绩。2003年底， 由国家文物局组织、上海文管会主持的《前剂量饱和指数法测定瓷器热释光年代》科研项目通过技术鉴定，一致认为该项目己达到国际先进水平，并建议尽快推广应 用。
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