Toute matière organique disponible en quantité suffisante peut être traitée en vue de sa datation par le radiocarbone. Comme il y a des limites pratiques à l'éventail des âges de la méthode, la plupart des échantillons doivent avoir moins de 50,000 ans et plus de 100 ans. La plupart des échantillons exigent un prétraitement chimique pour assurer leur pureté ou pour récupérer des constituants particuliers de la matière. L'objectif du prétraitement est d'assurer que le carbone à évaluer provienne bien de l'échantillon à dater. Le prétraitement vise à éliminer de l'échantillon tout carbone externe susceptible d'affecter la précision de sa date. Les acides servent à éliminer les carbonates externes. Les bases servent à éliminer les acides humiques.

SCertains types d'échantillons nécessitent un prétraitement plus ample que d'autre; ces méthodes ont évolué au cours des 50 premières années de la datation par le radiocarbone. Par exemple, c'était autrefois une pratique normale de brûler tout simplement les os entiers, mais on s'est graduellement rendu compte que les résultats n'étaient pas fiables. Les méthodes chimiques destinées à séparer les constituants organiques (collagène) et inorganiques (apatite) de l'os ont fourni l'occasion de dater les deux constituants et de comparer les résultats. Le collagène donne habituellement des dates plus fiables que l'apatite (voir L'âge des os).