A Terra tem 4,6 mil milhões de anos. Como é que os geólogos compreendem a história passada da Terra? Um trabalho importante é a análise das camadas geológicas. As camadas geológicas referem-se geralmente a rochas estratificadas formadas durante a história geológica, incluindo rochas sedimentares, rochas ígneas e rochas metamórficas resultantes da transformação de ambas. Por exemplo, a idade das camadas sedimentares mais antigas descobertas na Terra é de cerca de 3,9 mil milhões de anos, o que prova que a água e a atmosfera existiam na Terra há pelo menos 3,9 mil milhões de anos, pois a existência de água permitiu que os detritos de rochas se depositassem na água após a sua erosão.
As camadas geológicas formadas entre 3,9 mil milhões e 2,54 mil milhões de anos atrás sofreram alguma metamorfose devido à sua idade avançada, bem como à compressão e destruição causadas por vários grandes movimentos da crosta terrestre e pela atividade de magma de alta temperatura. Esta época é conhecida como o Eón Arqueano.
Entre 2,54 mil milhões e 5,41 mil milhões de anos atrás, os cianobactérios atingiram o seu auge na Terra. Eles costumavam consolidar os detritos marinhos à sua volta, formando estromatólitos bastante impressionantes e até recifes. Além disso, as algas eucariontes e as algas multicelulares começaram a aparecer. Cerca de 600 milhões de anos atrás, os primeiros animais também surgiram. No entanto, naquela época, o número e a variedade de animais eram muito reduzidos, limitados aos poríferos, às medusas do filo Cnidaria e aos vermes do filo Anelídeos. Devido à relativa fraqueza dos movimentos da crosta terrestre e da atividade de magma durante este período, as camadas geológicas sofreram menos metamorfose, permitindo aos geólogos obter mais informações sobre o clima, a geografia, o ambiente, os movimentos da crosta terrestre e a atividade de magma da época. Este período é denominado Eón Proterozóico e difere significativamente do Eón Arqueano em todos os aspetos, pelo que os paleontólogos o designam por Eón Paleozóico. Com o surgimento de novas tecnologias, como a aplicação da geomagnetismo, os geólogos descobriram que, há cerca de 1,9 mil milhões de anos, os continentes da Terra eram muito poucos e estavam concentrados no hemisfério norte, formando uma "Pangeia".
Desde há 5,41 mil milhões de anos, a Terra entrou no Eón Fanerozoico, durante o qual surgiram numerosos organismos. Após a explosão cambriana, a Terra foi invadida por uma grande quantidade de organismos, resultando em inúmeros fósseis, sendo que quanto mais recente a camada geológica, mais complexos e diversificados são os fósseis encontrados. Os cientistas podem inferir as condições paleontológicas, paleogeográficas, paleoambientais e de movimentos da crosta terrestre e atividade de magma, bem como a formação de depósitos sedimentares, a partir das rochas e fósseis das camadas geológicas, permitindo-lhes conhecer a história da Terra. O estudo das camadas geológicas está intimamente ligado ao estudo dos fósseis e constitui a base da geologia, sendo por isso considerado uma disciplina autónoma - a estratigrafia.