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速度論的同位体分別は、一方向のプロセス中に安定同位体を質量によって互いに分離する同位体分別プロセスです。生物学的プロセスは一般的に一方向であり、「速度論的」同位体反応の非常に良い例です。すべての生物は「エネルギーコスト」が低いため、軽い同位体を優先的に使用し、基質（重い）と生物学的に媒介される生成物（軽い）の間で大きな分別が生じます。たとえば、光合成は、大気中の CO 2を同化する際に、炭素12 Cの軽い同位体を優先的に取り込みます。この速度論的同位体分別により、植物材料（したがって植物由来の化石燃料）が、地球上のほとんどの無機炭素と比較して、 δ 13 Cが 25 パーミル（25‰）だけ少ない理由が説明されます。[ 1 ] [ 2 ]
地球物質中の硫黄同位体組成は、細菌の活動によって変化する。特に、特定の硫酸還元細菌（SRB）は32を還元することができる。SO 2− 4 は34より 1.07 倍速いSO 2− 4 は、34を増加させる可能性がありますS / 32残留硫酸塩中のS比は最大10%増加する一方、還元硫化物中のこの比率は同時に減少する。[ 3 ]したがって、34S / 32S比は微生物による硫酸還元の有用な指標である。一方、鉄隕石中の硫黄同位体比は非常に一定である。このため、硫黄同位体の標準はトロイライト（FeS）を含む隕石であるキャニオン・ディアブロ隕石である。キャニオン・ディアブロ・トロイライト（CDT）は、硫黄のさまざまな同位体の相対濃度の標準である。[ 4 ]
生物以外の要因による速度論的分画の自然発生的な例として、海水が蒸発して雲を形成する際に、輸送の一部が一方向性である条件下（例えば、非常に乾燥した空気への蒸発）で起こる現象が挙げられます。この場合、軽い水分子（酸素原子16個を持つ分子）は、重い水分子（酸素原子18個を持つ分子）よりもわずかに蒸発しやすく、この差は、蒸発が平衡状態（双方向輸送）で起こる場合よりも大きくなります。
この過程で酸素同位体は分別され、雲は¹⁶Oが濃縮され、海水はδ¹⁸Oが濃縮されます。平衡分別では水蒸気は液体の水に比べてδ¹⁸Oが約10‰減少しますが、運動学的分別はこの分別を強め、しばしば水蒸気はδ¹⁸Oが約15‰減少します。凝結はほぼ平衡過程によってのみ起こるため、雲粒の濃縮は蒸発による水蒸気の減少よりもやや小さくなります。これが、雨水が海水よりも同位体的に軽いことが観察される理由の一つです。
水中の水素の重同位体である重水素（²H）は、酸素同位体に比べて運動学的同位体分別に対する感度がはるかに低い。これは、重水素の平衡同位体分別が非常に大きいことと対照的である。したがって、運動学的同位体分別は、相対的にδDをδ¹⁸Oほど減少させない。このため、水蒸気や降雨には海水に比べて重水素が過剰に存在する。その結果、ほとんどの天水では「重水素過剰」（d）が通常+10‰（10‰）の値となり、この値がゼロでないことは、運動学的同位体分別の直接的な現れである。
速度論的同位体効果の一般的な扱いは、過渡的な速度論的同位体効果を記述する GEBIK および GEBIF 方程式によって行われる。[ 5 ]