Rasio isotop stabil
Aplikasi

Variasi dalam rasio isotop oksigen dan hidrogen berguna dalam hidrologi karena sebagian besar sampel akan terletak di antara dua ekstrem, air laut dan salju Arktik/Antarktika. Dengan adanya sampel air dari suatu akuifer, dan alat yang cukup sensitif untuk mengukur variasi dalam rasio isotop hidrogen dalam sampel, maka dapat dimungkinkan untuk menyimpulkan sumber air tersebut, apakah air tersebut berasal dari air laut yang merembes ke akuifer atau presipitasi yang merembes ke akuifer, dan bahkan memperkirakan proporsi dari masing-masing sumber tersebut. Isotopolog air yang stabil juga digunakan untuk mempartisi sumber air untuk transpirasi tanaman dan pengisian air tanah.
Aplikasi lainnya adalah pada pengukuran paleotemperatur untuk paleoklimatologi. Sebagai contoh, salah satu teknik didasarkan pada variasi dalam fraksionasi isotop oksigen oleh sistem biologis terhadap suhu. Spesies Foraminifera menggabungkan oksigen sebagai kalsium karbonat dalam cangkang mereka. Rasio isotop oksigen, 16O dan 18O yang dimasukkan ke dalam kalsium karbonat bervariasi tergantung suhu dan komposisi isotop oksigen dalam air. Oksigen ini tetap "berada" dalam kalsium karbonat ketika Forminifera mati, jatuh ke dasar laut, dan cangkangnya menjadi bagian dari endapan.  Dimungkinkan untuk memilih spesies standar forminifera dari bagian melalui kolom sedimen, dan dengan memetakan variasi rasio isotop oksigen, menyimpulkan suhu yang ditemui Forminifera selama hidup jika perubahan komposisi isotop oksigen air dapat dibatasi. Hubungan paleotemperatur juga memungkinkan rasio isotop dari kalsium karbonat di cangkang kerang yang digunakan untuk menyimpulkan pergerakan dan daerah pencarian makan kura-kura laut dan ikan paus di mana beberapa terumbu tumbuh.
Dalam ekologi, rasio isotop karbon dan nitrogen banyak digunakan untuk menentukan pola makan dari banyak hewan yang hidup bebas. Mereka telah digunakan untuk menentukan diet luas dari burung laut, dan untuk mengidentifikasi wilayah geografis di mana individu menghabiskan musim kawin dan tidak kawin pada burung laut dan burung pengicau. Sejumlah studi ekologi juga telah menggunakan analisis isotop untuk memahami migrasi, struktur jaring-jaring makanan, pola makan, dan penggunaan sumber daya, seperti isotop hidrogen untuk mengukur berapa banyak energi dari pohon di tepi sungai yang mendukung pertumbuhan ikan di habitat air. Menentukan pola makan dari hewan air menggunakan isotop stabil sudah sangat umum, karena pengamatan langsung sulit dilakukan. Mereka juga memungkinkan peneliti untuk mengukur bagaimana interaksi manusia dengan satwa liar, seperti memancing, dapat mengubah pola makan alami.
Dalam ilmu forensik, penelitian menunjukkan bahwa variasi rasio isotop tertentu dalam obat yang berasal dari sumber tanaman (kanabis, kokain) dapat digunakan untuk menentukan benua asal obat tersebut.
Dalam ilmu pangan, rasio isotop stabil telah digunakan untuk menentukan komposisi bir, saus shoyu, dan makanan anjing.
Rasio isotop ini juga diaplikasikan dalam "kontrol doping, untuk membedakan antara sumber hormon endogen dan eksogen (sintetik).
Pengukuran yang akurat dari rasio isotop stabil bergantung pada prosedur analisis, persiapan sampel, dan penyimpanan yang tepat.
Meteorit kondrit dapat diklasifikasikan menggunakan rasio isotop oksigen. Selain itu, jejak 13C yang tidak biasa menegaskan asal non-terestrial untuk senyawa organik yang ditemukan dalam kondrit berkarbon, seperti pada meteorit Murchison.
Penggunaan rasio isotop stabil yang dijelaskan di atas berkaitan dengan pengukuran rasio yang terjadi secara alami. Penelitian ilmiah juga bergantung pada pengukuran rasio isotop stabil yang telah terganggu secara artifisial oleh pengenalan bahan yang diperkaya secara isotop ke dalam zat, proses, atau sistem yang sedang dipelajari. Pengenceran isotop melibatkan penambahan isotop stabil yang diperkaya ke suatu zat untuk mengukur jumlah zat itu dengan mengukur rasio isotop yang dihasilkan. Pelabelan isotop menggunakan isotop yang diperkaya untuk memberi label suatu zat untuk melacak kemajuannya melalui, misalnya, reaksi kimia, jalur metabolisme, atau sistem biologis. Beberapa aplikasi pelabelan isotop bergantung pada pengukuran rasio isotop stabil untuk mencapai hal ini.