Gli isotopi stabili sono usati da molti anni nelle indagini botaniche e in quelle biologiche sulle piante, e sempre più gli studi ecologici e biologici stanno scoprendo l'estrema utilità degli isotopi stabili (per la maggior parte carbonio, azoto e ossigeno). Altri operatori hanno usato gli isotopi dell'ossigeno per ricostruire le temperature atmosferiche storiche, facendone importanti strumenti per le ricerche sul clima. Le misurazioni dei rapporti di un isotopo stabile presente naturalmente rispetto ad un altro giocano un importante ruolo nella datazione radiometrica e nella geochimica isotopica, e sono utili anche per determinare i modelli delle precipitazioni piovose e i movimenti degli elementi attraverso gli organismi viventi, contribuendo a chiarire la dinamica delle reti alimentari negli ecosistemi.