นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าโลกมีอายุเกือบห้าพันล้านปีซึ่งหมายความว่าหินก้อนที่สามจากดวงอาทิตย์ได้เห็นประวัติศาสตร์มากมาย ประวัติศาสตร์ของมนุษย์นั้นมีเพียงส่วนน้อยของการมีอยู่ของโลกดังนั้นนักวิทยาศาสตร์จึงใช้มาตราส่วนเวลาทางธรณีวิทยาเพื่อแบ่งประวัติโดยรวมของโลกออกเป็นส่วน ๆ ที่สำคัญ เหมือนที่มนุษย์นึกถึงช่วงเวลาเช่นยุคกลางและยุคฟื้นฟูศิลปวิทยานักวิทยาศาสตร์ได้แบ่งประวัติศาสตร์ทางธรณีวิทยาของโลกออกเป็น supereons, eons, eras, และยุคต่างๆเช่นยุค Precambrian supereon ยุค Mesozoic และยุค Paleogene
ประวัติทางธรณีวิทยาได้รับการจัดตั้งขึ้นด้วยเทคนิคจำนวนมากซึ่งหลายคนหมุนรอบ ๆ ชั้นหินการศึกษาชั้นหิน ในชั้นหินนักธรณีวิทยาจะตรวจสอบชั้นของวัสดุทางธรณีวิทยาซึ่งถูกสะสมไว้เหนือมหายุคทำการนัดหมายกับเลเยอร์เหล่านี้ด้วยเทคนิคทางวิทยาศาสตร์และใช้วันที่เพื่อกำหนดจุดวิกฤตต่าง ๆ ในเวลา ชั้นหินยังสามารถใช้เพื่อติดตามการเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลกของโลกอายุขององค์ประกอบทางธรณีวิทยาเช่นภูเขาและอายุโดยรวมของภูมิประเทศ
หน่วยที่ใหญ่ที่สุดของเวลาในประวัติศาสตร์ทางธรณีวิทยาคือหน่วยเหนือ แต่ละ Supereon จะถูกแบ่งออกเป็นชุดของมหายุคตัวเล็กซึ่งแบ่งออกเป็นยุคสมัยยุคกาลและยุคสมัย การออกเดทสามารถทำให้สับสนเล็กน้อยกับประวัติทางธรณีวิทยา ไม่เหมือนกับในประวัติศาสตร์ของมนุษย์ที่ถูกทำลายไป 100 ปีก่อให้เกิดความแตกต่างอย่างใหญ่หลวงประวัติทางธรณีวิทยาเกี่ยวข้องกับช่วงเวลาที่กว้างใหญ่ซึ่งเวลา 100 ปีเป็นข้อผิดพลาดเล็กน้อย เป้าหมายคือการจัดทำเส้นเวลาอย่างคร่าวๆซึ่งนักธรณีวิทยาสามารถใช้เพื่อกำหนดกรอบของเหตุการณ์
สิ่งที่มีประโยชน์จำนวนมากสามารถทำได้ด้วยการศึกษาประวัติศาสตร์ทางธรณีวิทยา ยกตัวอย่างเช่นความสามารถในการนัดพบของชั้นหินต่างๆทำให้นักธรณีวิทยาสามารถนัดพบสิ่งมีชีวิตในประวัติศาสตร์ได้ นักเรียน paleobiology ใช้ข้อมูลนี้เพื่อพิจารณาว่าสิ่งมีชีวิตปรากฏตัวครั้งแรกเมื่อใดและเพื่อค้นหาข้อมูลเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงทางวิวัฒนาการครั้งสำคัญเช่นการปรากฏตัวครั้งแรกของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม Paleobotany และ paleoclimatology ยังใช้ประโยชน์จากข้อมูลเกี่ยวกับช่วงเวลาทางธรณีวิทยาเพื่อกำหนดว่าสภาพภูมิอากาศของโลกเป็นอย่างไรในหลาย ๆ จุดในประวัติศาสตร์และการเปลี่ยนแปลงของสภาพอากาศจะเกิดขึ้นนานเท่าใด
นักธรณีวิทยายังสนใจว่าโลกก่อตัวและเปลี่ยนแปลงอย่างไรในช่วงเวลาแห่งประวัติศาสตร์ทางธรณีวิทยา การศึกษาของพวกเขาสำรวจทุกอย่างตั้งแต่การกลับขั้วแม่เหล็กเป็นระยะจนถึงสาเหตุที่องค์ประกอบบางอย่างหายากและอื่น ๆ มีอยู่มากมาย
มีข้อพิพาทเกี่ยวกับประวัติศาสตร์ทางธรณีวิทยาเป็นครั้งคราว การออกเดทที่ไม่ถูกต้องนำไปสู่ความท้าทายเกี่ยวกับการค้นพบและความเชื่อที่หลากหลายและบางครั้งมีข้อมูลไม่เพียงพอที่จะสรุปได้อย่างชัดเจนและไม่สามารถแลกเปลี่ยนได้ เช่นเดียวกับวิทยาศาสตร์อื่น ๆ เป้าหมายของธรณีวิทยาคือการรวบรวมข้อมูลอย่างไม่ลดละทำให้เกิดความรู้โดยรวมของโลกและประวัติศาสตร์ทางธรณีวิทยาบางครั้งอาจรวมถึงความขัดแย้งหรือหลักฐานที่ท้าทายข้อสรุปและความเชื่อบางอย่าง
