Punktem wyjścia są drzewa nadal rosnące, z których pobiera się próbki (szczególne znaczenie mają drzewa długowieczne, takie jak sekwoja i sosna długowieczna w Ameryce oraz dąb w Europie), następnie belki konstrukcyjne z budynków o znanej dacie wzniesienia, np. z kościołów średniowiecznych, itd., aż do próbek drewna archeologicznego. Dendrochronolodzy opracowali ciągłe skale dendrochronologiczne sięgające blisko 10,5 tys. lat wstecz (dęby z południowych Niemiec). Długość skali dla danego regionu wyznacza maksymalny okres datowania dendrochronolgicznego.
Wiek znalezisk ustala się przez porównywanie układu słojów (pierścieni przyrostów rocznych) badanej próbki do skali dendrochronologicznej. Dla epoki średniowiecza i epok wcześniejszych dendrochronologia jest aktualnie – na obszarach, dla których utworzono skale dendrochronologiczne – najprecyzyjniejszą metodą datowania. Dzięki nowym datowaniom dendrochronologicznym wczesnopiastowskich grodów w Wielkopolsce możliwe było precyzyjne przedstawienie mechanizmu powstawania państwa polskiego.
Zależnością budowy słojów rocznych od zmian klimatycznych i meteorologicznych występujących w latach ubiegłych zajmuje się dendroklimatologia.