Земля образовалась 4,6 миллиарда лет назад. Как геологи узнают об истории Земли? Очень важной работой является анализ пород. Породы обычно относятся к слоям, сформированным в геологической истории, включая осадочные породы, магматические породы и метаморфические породы, образованные из двух предыдущих. Например, самые старые осадочные породы, обнаруженные на Земле, датируются 3,9 миллиарда лет назад, что доказывает, что по крайней мере 3,9 миллиарда лет назад на Земле уже существовала вода и атмосфера, потому что вода необходима для того, чтобы выветренные обломки пород осаждались в воде.
Породы, сформированные в период от 3,9 до 2,54 миллиарда лет назад, из-за их древности, а также под воздействием нескольких крупных тектонических движений и высокотемпературной магматической активности, часто подвергались метаморфизму, то есть структура пород деформировалась, а текстура пород становилась более твердой и состав пород более сложным. В этот период часто образовывались очень крупные осадочные железорудные месторождения, такие как железорудное месторождение Аншан в Ляонин. В этот период поверхностная температура Земли была высокой, около 70 °C (сейчас средняя температура всего 15 °C), и в атмосфере не было кислорода, поэтому обычным биологическим организмам выжить было трудно, но синезеленые водоросли могли расти и образовывать окаменелости в породах. Однако в то время виды синезеленых водорослей были очень немногочисленны, поэтому они не очень помогли в разделении пород по времени. В осадочных породах часто содержались продукты вулканических извержений, а также происходили частые и крупные тектонические движения, в результате чего нижние и верхние породы не соответствовали друг другу, поэтому для определения возраста пород можно было использовать только радиоактивные элементы. Этот период называется архейским.
В период от 2,54 до 541 миллиона лет назад синезеленые водоросли на Земле достигли своего расцвета. Они часто закрепляли морской мусор вокруг себя, образуя впечатляющие строматолиты и даже рифы. Кроме того, появились эукариотические водоросли и многоклеточные водоросли, а около 600 миллионов лет назад появились первые животные. Однако в то время животные были очень малочисленны и разнообразны, в основном это были губки из класса Porifera, медузы из класса Hydrozoa и черви из класса Annelida. Поскольку в этот период тектоническая и магматическая активность были относительно слабыми, породы, сформированные в это время, подвергались меньшему метаморфизму, и геологи могли получить больше информации о древнем климате, географии, окружающей среде, тектонических движениях, магматической активности и изменениях суши и моря. Этот период сильно отличался от архейского, поэтому палеонтологи называют его протерозоем. С появлением новых технологий, таких как применение палеомагнитных методов, геологи могут узнать, что в конце протерозоя континентальные плиты Земли были очень немногочисленны и собрались в "Пангею" на северном полушарии.
С 541 миллиона лет назад начался фанерозой, в это время появилось большое количество живых существ. После кембрийского взрыва на Земле появилось множество живых существ, и в породах образовались многочисленные окаменелости, причем чем новее порода, тем больше и сложнее окаменелостей можно найти. Ученые могут использовать породы и окаменелости для выводов о древней фауне, климате, географии, окружающей среде, тектонических движениях, магматической активности, изменениях суши и моря и т. д., чтобы узнать историю Земли. Исследование пород тесно связано с изучением окаменелостей, и оно является основой геологической науки, поэтому отдельно существует дисциплина, называемая стратиграфией.