歷史地質學也叫Historical geology 是地質學的重要分支學科，它主要研究巖石圈，即地殼和部分上地幔的發展歷史及其規律性。其具體研究內容包括沉積（地層）發育史、生物演化和構造運動史。它來源于區域地質調查、填圖和礦產普查勘探實踐所積累的豐富資料，其研究成果又反過來指導這些工作。

雖然遠古人類就有關于地層、化石等方面的知識，但地史學學科體系的形成還是主要起源于18－19世紀歐洲的英、法、德、意等國，特別是英、法兩國。

18世紀中期，法國的一些地質學家和生物學家調查了巴黎盆地的大量化石和地層，他們以特殊的沉積巖和生物化石劃分了反映地理環境的海濱相帶和深海相帶的界線，對巴黎盆地地層層序作了系統研究。后來，又有學者系統研究了維拉雷山脈的地層和化石，提出存在著由老到新的五個層序，這些，成為用化石和沉積物的性質恢復過去環境的地史學的基本方法。

18世紀末、19世紀初，英國的史密斯調查研究了威爾士到泰唔士河廣大地區的地層和化石，繪制了大面積地質圖、地層剖面圖、地層柱狀圖，用地名命名不同層序，如“倫敦粘土”、“里阿斯層”等。他又出版了專著《用生物化石鑒定地層》，從此奠定了地層學、地史學的基礎。在他之后，地質學家們嘗試以化石為基本依據，確定地質歷史時期的大的時間單位和地層單位，先后建立了志留系和寒武系，又將二者間重復部分單獨分出建立奧陶系，以及后來的泥盆系、石炭系和二疊系�！跋怠贝�表地層單位，相對應的時間單位是“紀”，于是就有了寒武紀、奧陶紀、志留紀、泥盆紀、石炭紀和二疊紀。

在“紀”的基礎上，地質學家們發現還能區分出更大一些的時間單位和地層單位。早在18世紀中期，德國的地質學家萊曼和意大利的地質學家阿爾杜伊諾就提出將成層巖石分為“原始層”、“第二層”和“第三層”。18世紀后期德國地質學家維爾納歸納了前人的工作，將地層劃分為“原始層”、“過渡層”、“覆蓋層”和“沖積層”，這些都是比“紀”更籠統、更粗略的大的地層單位的雛形。

到了19世紀中期，英國地質學家菲力普斯將寒武、奧陶、志留、泥盆、石炭、二疊幾個系合并稱為古生界；將三疊、侏羅、白堊三個系合并成為中生界；將第三系與第四系合并稱為新生界，從而產生了第一個地層系統表或地質年代的順序。更古老的地層單位是在美國產生的，地質學家洛根根據對北美大陸大量不含化石的古老結晶巖、片麻巖的研究，建立了“勞倫系”和“休倫系”。后來，地質學家丹納稱勞倫系為“太古界”；地質學家萬海斯又稱其上的休倫系為“元古界”。

地質歷史上的太古界、元古界、古生界、中生界和新生界就是這樣產生的，它們是地層單位，與它們相應的就有五個“代”（年代單位），每個“代”都包含著不同的“紀”，以古生物化石作為劃分依據。一般說來，太古代和元古代只有很原始的、特征不清的生物；古生代具有古老的、多數現已絕滅的生物；中生代具有中等復雜程度的生物，并與現代生物有若干相似；新生代具有高等生物，并與現代生物大多類同。