La Tierra tiene 4,6 mil millones de años de antigüedad. ¿Cómo pueden los geólogos comprender la historia pasada de la Tierra? Una tarea importante es el análisis de los estratos. Los estratos generalmente se refieren a las rocas en capas formadas durante la historia geológica, incluidas las rocas sedimentarias, las rocas ígneas y las rocas metamórficas formadas a partir de ambas. Por ejemplo, la capa sedimentaria más antigua descubierta hasta el momento en la Tierra tiene una antigüedad de 3,9 mil millones de años, lo que demuestra que el agua y la atmósfera existían en la Tierra hace al menos 3,9 mil millones de años, ya que la presencia de agua permitió que los fragmentos de roca desgastados se depositaran en el agua.
Los estratos formados entre hace 3,9 mil millones y 2,54 mil millones de años sufrieron una gran metamorfización debido a su antigüedad, así como a la compresión y destrucción causadas por varios grandes movimientos de la corteza terrestre y la actividad de la lava a altas temperaturas. Como resultado, la estructura de las rocas se deformó y su composición se volvió más compleja. Durante este período, a menudo se formaron grandes depósitos de hierro sedimentario, como la mina de hierro de Anshan en Liaoning. La temperatura de la superficie de la Tierra durante este período era alta, alrededor de 70 ºC (en comparación con los 15 ºC actuales), y carecía de oxígeno, por lo que no era adecuada para la supervivencia de los organismos, pero sí para el crecimiento de las cianobacterias, que pueden formar fósiles en los estratos. Sin embargo, debido a que las cianobacterias de aquel entonces eran muy escasas, su papel en la clasificación de los estratos fue mínimo. Además, los estratos sedimentarios contenían muchos materiales volcánicos, junto con movimientos importantes de la corteza terrestre, lo que provocó inconsistencias entre los estratos superiores e inferiores. Por lo tanto, los geólogos solo pudieron determinar la edad de los estratos mediante el uso de elementos radiactivos. Este período se conoce como el eón Arcaico.
Entre hace 2,54 mil millones y 541 millones de años, las cianobacterias alcanzaron su apogeo en la Tierra. A menudo, solidificaban los sedimentos marinos a su alrededor, formando impresionantes estromatolitos e incluso arrecifes. Además, aparecieron algas eucariotas y algas multicelulares, y alrededor de los 600 millones de años, surgieron los primeros animales. Sin embargo, en aquel entonces, los animales eran escasos en número y variedad, con solo esponjas del filo Porifera, medusas del filo Cnidaria y gusanos del filo Annelida. Debido a que los movimientos de la corteza terrestre y la actividad magmática fueron relativamente débiles durante este período, los estratos formados sufrieron menos metamorfización, lo que permitió a los geólogos obtener más información sobre el clima, la geografía, el medio ambiente, los movimientos de la corteza terrestre y la actividad magmática, entre otros aspectos. Este período se diferenciaba notablemente del eón Arcaico, por lo que los paleontólogos lo denominan el eón Proterozoico. Con el surgimiento de nuevas tecnologías, como la aplicación de la geomagnetismo, los geólogos han descubierto que hace 1,9 mil millones de años, los continentes de la Tierra eran escasos y se agrupaban en un «supercontinente» en el hemisferio norte.
Desde hace 541 millones de años, la Tierra ha entrado en el eón Fanerozoico, durante el cual han aparecido numerosos organismos. Después de la explosión cámbrica, la Tierra se pobló de una gran variedad de organismos, que se han fosilizado en los estratos, y cuanto más recientes son los estratos, más complejos y diversos son los fósiles. Los científicos pueden deducir la fauna, el clima, la geografía, el medio ambiente y los movimientos de la corteza terrestre, la actividad magmática, los cambios en los mares y las cuencas sedimentarias de este período, entre otros aspectos, a partir de los estratos y los fósiles. Por lo tanto, el estudio de los estratos y los fósiles es fundamental para la geología, y constituye una disciplina en sí misma: la estratigrafía.