Testiranje razmerja izotopov ogljika v starodavnih plasti ali fosilih je lahko v pomoč pri dostopu do podnebnih razmer in biološke produktivnosti v času, ko so bili ti določeni. Uporaba ogljikovega izotopa na ta način temelji na načelu, da fotosintetični organizmi, kot so alge, prednostno absorbirajo lažji in pogostejši ogljik-12, medtem ko za seboj puščajo težji ogljik-13. Med množičnim izumrtjem je manj prednostnega vnosa ogljika-12, kar se odraža v sedimentih.
Analiza razmerij izotopov ogljika je pogosta pri dostopu do vpliva množičnega izumrtja, čeprav natančno razmerje razmerij izotopov ogljika do produktivnosti ni popolnoma razumljeno. Zdi se, da analiza teh izotopov kaže, da je življenje doživelo pet velikih izumrtij v zadnjih pol milijarde let, čeprav so bili trije od teh bistveno pomembnejši od drugih dveh. Vsa ta množična izumrtja so bila potrjena z nenadnim zmanjšanjem biotske raznovrstnosti v fosilnem zapisu. Spremembe izotopov ogljika skozi čas so znane kot vdori oziroma izleti.
Poleg dostopa do množičnega izumrtja se za oceno izvora življenja uporabljajo tudi razmerja izotopov ogljika. Pred kratkim so dokazi iz ogljikovih izotopov pokazali na izjemno zgodnji izvor fotosintetskih cianobakterij, prvih znanih živih organizmov, pred kar 4.3 milijarde let, le 100 milijonov let po začetnem utekočinjenju vode in približno 267 milijonov let po nastanku Zemlja sama. Če je res, je to fascinantno, saj so ga prejšnje ocene o nastanku življenja postavile veliko pozneje, pred približno 3.6 milijarde let. Če je življenje nastalo tako kmalu po začetni nastanku Zemlje, zakaj se potem zdi tako redko v vesolju na splošno? Morda je večina življenja v vesolju sestavljena le iz mikrobov, a če je tako, se morda zdi nenavadno, da se nobeden od teh mikrobov še ni razvil v inteligentna bitja, ki so nas obiskala.
Razmerja izotopov ogljika se lahko uporabijo tudi za dostop do stopnje kroženja v oceanih pred milijoni let. Ko je cirkulacija nizka, biomaterial, bogat z ogljikom-12, potone na morsko dno in tam ostane. Zaradi tega so naslednji organizmi na vrhu sorazmerno bogati z ogljikom-13. Ko je cirkulacija dobra, se ogljik-12 od spodaj dvigne nazaj na vrh in organizmi imajo normalno razmerje ogljika-12 do ogljika-13.