De historische geologie gebruikt de principes en technieken van de geologie om de geologische geschiedenis van de aarde uit te werken. Er wordt gekeken naar de processen die het aardoppervlak en de rotsen onder het oppervlak veranderen.
Geologen gebruiken stratigrafie en paleontologie om de volgorde van de gebeurtenissen te achterhalen en de planten en dieren te tonen die in het verleden op verschillende tijdstippen leefden. Ze werken de volgorde van de gesteentelagen uit. De ontdekking van radioactiviteit en de uitvinding van radiometrische dateringstechnieken gaven vervolgens een manier om de ouderdom van de lagen (strata) te achterhalen.
We weten nu de timing van belangrijke gebeurtenissen die in de geschiedenis van de Aarde hebben plaatsgevonden. De Aarde is ongeveer 4,567 miljard (4,567 miljoen) jaar oud. De geologische of diepe tijd van het Aardse verleden is georganiseerd in verschillende eenheden. Grenzen op de tijdschaal worden meestal gekenmerkt door grote geologische of paleontologische gebeurtenissen, zoals massa-extincties. Zo wordt bijvoorbeeld de grens tussen de Krijt- en de paleogenperiode bepaald door de Krijt-Tertiaire uitstervensgebeurtenis. Dit betekende het einde van de dinosauriërs en van vele zeesoorten.
De prospectie van energiebronnen en waardevolle mineralen hangt af van het begrijpen van de geologische geschiedenis van een gebied. Dergelijke kennis kan ook helpen om de gevaren van aardbevingen en vulkanen te verminderen.

