地球上的岩石可分为火成岩、沉积岩和变质岩。這些岩石會受到風吹、雨淋、日晒、海浪冲击等風化作用的侵蚀，經過侵蚀後的碎石、砂石和泥土會被水流带入低洼的河流、湖泊或海洋中，形成沉積物。同時，河流、湖泊和海洋中也會有诸如钙质、盐质等化学物质沉积下来。當時陆地、湖泊和海洋中分别生活着许许多多的动植物，它们的死亡遗体也会随各种沉积物一起被埋藏在水中。这些沉积物和生物遗体经过长时间的脱水、岩化和石化，就分别形成了砾岩、砂岩、砂质泥岩、泥岩、灰岩、盐层等沉积岩层和沉积岩层中的化石。层层叠叠的沉积岩层就构成了地层，就像一本书的书页一样。
世界上最古老的地层可能已有39亿年历史了。如果每年沉积1至2厘米厚的地层，那么数亿年中形成的地层就超过万米厚了。地质学家要研究如此厚的“大地之书”，必须按地层形成的年代划分出“章节”，这就是年代地层，它们与地质时代严格对应，同一时间内形成的地层可归入相应年代地层单位。地球的整个历史分为隐生宙和显生宙，显生宙划分为古生代、中生代和新生代，古生代可划分为早古生代和晚古生代，早古生代包括寒武纪、奥陶纪、志留纪三个纪，晚古生代包括泥盆纪、石炭纪、二叠纪三个纪；中生代包括三叠纪、侏罗纪和白垩纪三个纪；新生代包括古近纪、新近纪、第四纪三个纪。纪可进一步划分为世，如三叠纪可分为早三叠世、中三叠世、晚三叠世；每个世可划分为多个期，如早三叠世可分为印度期和奥伦尼克期。
每个年代形成的地层就以该年代的名称来命名。与宙、代、纪、世、期对应的地层单位分别称为宇、界、系、统、阶。例如，显生宙对应的地层单位称为显生宇，古生代的地层单位就称为古生界，寒武纪的地层单位就称为寒武系，早寒武世、中寒武世、晚寒武世相对应的地层单元就为下寒武统、中寒武统、上寒武统，于印度期形成的地层称印度阶。
由于西方国家开展地质研究较早，许多地质时代的名称都是前辈外国学者根据当地的地名起的，如寒武、奥陶、志留、泥盆等。另一些地质时代的名称则根据地层特点命名，如石炭（此时期的地层含煤多，煤炭古称石炭）、二叠（此时期的地层明显分上、下两部分，但现在采用三分法）等。中国开展地层研究相对较晚，但中国的许多地层含化石多，地层完整，因此一些地质时代也采用中国学者的命名，如晚二叠世也称为乐平世（统），其下有长兴期（阶）、吴家坪期（阶），晚寒武世也称芙蓉世（统），其下有江山期（阶）、排碧期（阶）。