Celem analizy dendrochronologicznej jest przyporządkowanie czasu powstania pierścieni przyrostów rocznych badanego drewna latom kalendarzowym. Podstawą są tu właściwości biologiczne drewna decydujące o tym, że sekwencje szerokości słojów jednocześnie rosnących drzew tego samego gatunku w danym regionie klimatycznym są do siebie podobne. Metoda bazuje więc na prostym zjawisku, iż warunki klimatyczne panujące w danym roku bezpośrednio wpływają zmianę grubości pierścieni przyrostu.
Zapisany w drewnie charakterystyczny wzór utworzony przez różnej grubości słoje, stanowi niejako odpowiednik współczesnego kodu kreskowego czytników elektronicznych. Zadaniem dendrochronologa jest odszyfrowanie tego kodu, zapisanego w naturalny sposób w drewnie. Praca dendrochronologa może przypominać więc pracę łamiącego kody kryptoanalityka.
Do datowania drewna konieczna jest chronologia bezwzględna, która poszczególnym latom kalendarzowym przyporządkowuje przeciętny przyrost roczny dla danego gatunku drzewa i określonego regionu klimatycznego. Ustalenie czasu powstania sekwencji pierścieni przyrostu badanego drewna następuje przez porównanie pomiaru szerokości przyrostów rocznych z chronologią wzorcową i wpasowanie go w jej odpowiednie miejsce. Datowanie próbki drewna odbywa się zatem za pomocą synchronizacji wyniku pomiaru z chronologiami wzorcowymi. Ostatni przyrost roczny na próbce - jeżeli jest pierścieniem podkorowym - wyznacza rok ścinki drzewa.
Udane datowanie dendrochronologiczne próbek drewna daje zawsze wyniki z dokładnością do roku, tzn. wszystkie zawarte w drewnie pierścienie przyrostu zostają jednoznacznie przyporządkowane latom kalendarzowym. Jeżeli tego rodzaju zsynchronizowanie okaże się niemożliwe, to niemożliwe jest również datowanie przybliżone, np. z dokładnością do kilkunastu lub kilkudziesięciu lat. Należy jednak zaznaczyć, że nawet przy datowanych sekwencjach wystąpienie błędów nie jest wykluczone, dlatego też w celu uzyskania wiarygodnych wyników zawsze wymagana jest analiza większej liczby prób. Dla próbek pochodzących z drzew rosnących w tym samym czasie można utworzyć wtedy tzw. chronologię średnią, która eliminuje błędy przyrostowe i łagodzi indywidualne cechy pojedynczych drzew. Chronologia średnia nie tylko znacznie ułatwia datowanie drewna zabytkowego, ale powoduje też, że wyniki stają się bardziej pewne. W dendrochronologii przyjęło się, że już 8 prób z tego samego czasu może oddać charakterystyczny dla danego regionu i gatunku drewna wzór.
