历史地质学也叫Historical geology 是地质学的重要分支学科，它主要研究岩石圈，即地壳和部分上地幔的发展历史及其规律性。其具体研究内容包括沉积（地层）发育史、生物演化和构造运动史。它来源于区域地质调查、填图和矿产普查勘探实践所积累的丰富资料，其研究成果又反过来指导这些工作。

虽然远古人类就有关于地层、化石等方面的知识，但地史学学科体系的形成还是主要起源于18－19世纪欧洲的英、法、德、意等国，特别是英、法两国。

18世纪中期，法国的一些地质学家和生物学家调查了巴黎盆地的大量化石和地层，他们以特殊的沉积岩和生物化石划分了反映地理环境的海滨相带和深海相带的界线，对巴黎盆地地层层序作了系统研究。后来，又有学者系统研究了维拉雷山脉的地层和化石，提出存在着由老到新的五个层序，这些，成为用化石和沉积物的性质恢复过去环境的地史学的基本方法。

18世纪末、19世纪初，英国的史密斯调查研究了威尔士到泰唔士河广大地区的地层和化石，绘制了大面积地质图、地层剖面图、地层柱状图，用地名命名不同层序，如“伦敦粘土”、“里阿斯层”等。他又出版了专著《用生物化石鉴定地层》，从此奠定了地层学、地史学的基础。在他之后，地质学家们尝试以化石为基本依据，确定地质历史时期的大的时间单位和地层单位，先后建立了志留系和寒武系，又将二者间重复部分单独分出建立奥陶系，以及后来的泥盆系、石炭系和二叠系。“系”代表地层单位，相对应的时间单位是“纪”，于是就有了寒武纪、奥陶纪、志留纪、泥盆纪、石炭纪和二叠纪。

在“纪”的基础上，地质学家们发现还能区分出更大一些的时间单位和地层单位。早在18世纪中期，德国的地质学家莱曼和意大利的地质学家阿尔杜伊诺就提出将成层岩石分为“原始层”、“第二层”和“第三层”。18世纪后期德国地质学家维尔纳归纳了前人的工作，将地层划分为“原始层”、“过渡层”、“覆盖层”和“冲积层”，这些都是比“纪”更笼统、更粗略的大的地层单位的雏形。

到了19世纪中期，英国地质学家菲力普斯将寒武、奥陶、志留、泥盆、石炭、二叠几个系合并称为古生界；将三叠、侏罗、白垩三个系合并成为中生界；将第三系与第四系合并称为新生界，从而产生了第一个地层系统表或地质年代的顺序。更古老的地层单位是在美国产生的，地质学家洛根根据对北美大陆大量不含化石的古老结晶岩、片麻岩的研究，建立了“劳伦系”和“休伦系”。后来，地质学家丹纳称劳伦系为“太古界”；地质学家万海斯又称其上的休伦系为“元古界”。

地质历史上的太古界、元古界、古生界、中生界和新生界就是这样产生的，它们是地层单位，与它们相应的就有五个“代”（年代单位），每个“代”都包含着不同的“纪”，以古生物化石作为划分依据。一般说来，太古代和元古代只有很原始的、特征不清的生物；古生代具有古老的、多数现已绝灭的生物；中生代具有中等复杂程度的生物，并与现代生物有若干相似；新生代具有高等生物，并与现代生物大多类同。