热释光是陶器中放射性杂质和周围环境发出的微弱的核辐射，通过长期作用在陶质器物中产生的一种效应。

这些放射性杂质主要有U、Th 系列核素和40K，以及适量的磷光物质石英等晶体，它们的半衰期很长（大于109年），故而将它们视为每年提供大小恒定的固定照射剂量的放射源。而陶器中的矿物晶体如石英、长石、方解石等晶格缺陷受到上述放射性核素发出的α、β和γ放射照射时，会产生自由电子，这些电子常被晶陷俘获而积聚起来。在石英、长石晶粒被加热到1500℃以上时，这些被俘获的电子会从晶陷中逃逸出来，并以发光的形式释放能量，即热释光，而石英等晶体就成为磷光体。一件陶器样品加热时发射的热释光越强，其年代越长，反之则短。陶器在烧制过程中，经过500-1000℃左右的高温，陶器粘土中的矿物晶体释放原来贮藏的热释光。热释光不同于一般加热后的炽热发光，它是放射性能量储存的标志。释放完后，陶器晶体继续接受、贮藏大小恒定的固定辐射能，这些辐射能是陶器烧成后开始增加的，可以作为陶器年龄的标志，换句话说，热释光测定的是样品最近一次受热事件以来所经历的时间。这个辐射能为陶器总的吸收剂量或累积剂量，统称“古剂量”。然而每件陶器的内部放射性物质含量和外部提供的辐射剂量不一样，况且一旦陶器埋藏在地下，周围土壤放射性射线电对陶器有作用，所以需要测定器物各自的年剂量，即每年提供给陶器中磷光体的辐射吸收剂量。它由陶器内部放射性物质提供的α、β剂量，陶器埋葬土壤提供的Y剂量和宇宙空间提供的宇宙射线年剂量四部分组成。陶器的热释光总年剂量与陶器烧制后产生的时间成正比。

热释光断代有好几种方法。主要有：（1）利用细颗粒测定年代。将样品碎片夹碎，悬浮使之分离，将悬浮的颗粒沉积到圆盘上去测量；（2）利用夹杂物测定年代。一般利用陶器中的石英晶体；（3）前剂量法测定年代。根据灵敏度变化规律测出热释光值。（4）还有其他方法，如相减技术、锆石或长石技术、薄片技术等。