Mokslininkai mano, kad Žemei yra beveik penki milijardai metų, o tai reiškia, kad trečioji Saulės uola matė daug istorijos. Žmonijos istorija užėmė tik nedidelę viso Žemės egzistavimo dalį, todėl mokslininkai naudoja geologinę laiko skalę, kad suskirstytų visą Žemės istoriją į keletą pagrindinių segmentų. Panašiai kaip žmonės galvoja apie tokius laikotarpius kaip viduramžiai ir Renesansas, mokslininkai suskirsto Žemės geologinę istoriją į supereonus, eonus, eras ir periodus, tokius kaip Prekambro supereonas, mezozojaus era ir paleogeno laikotarpis.
Geologijos istorija buvo sukurta naudojant daugybę metodų, kurių daugelis sukasi apie stratigrafiją, uolienų sluoksnių tyrimą. Stratigrafijoje geologai tiria geologinės medžiagos sluoksnius, kurie buvo nusodinti per eonus, datuodami šiuos sluoksnius moksliniais metodais ir naudodami datas, kad nustatytų įvairius kritinius laiko taškus. Uolienų sluoksniai taip pat gali būti naudojami stebėti Žemės tektoninių plokščių judėjimą, geologinių ypatybių, tokių kaip kalnai, amžių ir bendrą kraštovaizdžio amžių.
Didžiausias laiko vienetas geologijos istorijoje yra supereonas. Kiekvienas supereonas yra suskirstytas į keletą mažesnių eonų, kurie skirstomi į epochas, laikotarpius, epochas, o vėliau amžius. Pažintys gali šiek tiek susipainioti su geologine istorija; skirtingai nei žmonijos istorijoje, kur 100 metų atstumas daro didelį skirtumą, geologinė istorija apima tokius didžiulius laiko tarpsnius, kad 100 metų yra nereikšminga klaida. Tikslas yra pateikti apytikslę laiko juostą, kurią geologai galėtų naudoti rengdami įvykių sistemą.
Daug naudingų dalykų galima pasiekti studijuojant geologinę istoriją. Pavyzdžiui, galimybė nustatyti įvairių uolienų sluoksnių datas leido geologams nustatyti istorinių organizmų atsiradimo datas. Paleobiologijos studentai naudojasi šia informacija, kad nustatytų, kada organizmai pirmą kartą pasirodė, ir ieškotų informacijos apie pagrindinius evoliucijos pokyčius, pavyzdžiui, pirmąjį žinduolių pasirodymą. Paleobotanika ir paleoklimatologija taip pat naudoja informaciją apie geologinę laiko skalę, kad nustatytų, koks buvo Žemės klimatas įvairiais istorijos momentais ir kiek laiko truko klimato pokyčiai.
Geologai taip pat domisi, kaip Žemė formavosi ir keitėsi geologijos istorijos eigoje. Jų tyrimai ištyrė viską nuo periodinio magnetinių polių apsisukimo iki priežasčių, kodėl vieni elementai yra reti, o kiti – gausūs.
Retkarčiais kyla ginčų dėl geologijos istorijos. Dėl netikslios datos kyla iššūkių dėl įvairių radinių ir įsitikinimų, o kartais nėra pakankamai informacijos, kad būtų galima padaryti aiškias, nenuginčijamas išvadas. Kaip ir kitų mokslų, geologijos tikslas yra aistringai rinkti informaciją, prisidedant prie bendrų žinių apie pasaulį, o geologijos istorijoje kartais gali būti prieštaravimų ar įrodymų, kurie paneigia kai kurias išvadas ir įsitikinimus.