Geologinė laiko skalė kilo 1815 m., kai kanalų statytojas Williamas Smithas pastebėjo ryšį tarp uolienų sluoksnių ir juose esančių fosilijų. Tuo metu buvo manoma, kad fosilijos buvo arba velniški artefaktai, arba neorganiniai mineraliniai junginiai, tačiau šios fosilijos buvo šios laiko skalės atsiradimo raktas.
Būdamas kanalų statytojas, Smithas gana dažnai žiūrėdavo į akmenis. Jis pradėjo sieti tam tikras fosilijas su tam tikrais sluoksniais. Geologijos sritis tuo metu klestėjo, nukreipdama dėmesį į šią problemą. Viso pasaulio mokslininkai pradėjo stebėti sluoksnio ir iškastinio kuro koreliaciją, tačiau tik XIX amžiaus viduryje buvo paskelbta Darvino „Rūšių kilmė“ ir evoliucijos teorija pradėjo įgyti patikimumo.
Kalbant evoliuciškai, tapo aišku, kodėl skirtinguose uolienų sluoksniuose yra skirtingų fosilijų. Fosilijos buvo organizmai, gyvenę skirtingu laikotarpiu. Uolienų sluoksniai ir jų formavimosi laikotarpiai įgavo pavadinimus ir klasifikacijas. Tai yra geologinė laiko skalė.
Buvo suformuluota klasifikavimo schema, pagrįsta epochomis, laikotarpiais ir epochomis, kiekviena iš jų reiškia vis trumpesnį laiko skirstymą. Pirmoji era geologinėje laiko skalėje yra Prekambras, iš kurio beveik nėra rasta fosilijų. Toliau seka paleozojaus era (senovės gyvenimas), po to seka mezozojus (vidutinis gyvenimas) ir cenozojaus (šiuolaikinis gyvenimas).
Epochų, laikotarpių poskyriai paprastai buvo pavadinti pagal vietas, kuriose buvo rasta atitinkamo laikotarpio fosilijų. Pavyzdžiui, Devono laikotarpis pavadintas Devonšyro vardu pietvakarių Anglijoje, o Permas – Permės karalystės Rusijoje vardu. Viena išimtis – kreidos periodas – kilęs iš lotyniško žodžio creta, reiškiančio „kreida“. Taip yra todėl, kad susijusios fosilijos buvo aptiktos kreidos uolose Anglijos pakrantėje. Geologinių laiko masto laikotarpių pavadinimai turi daugybę priežasčių.
Epochos geologinėje laiko skalėje konkretūs pavadinimai suteikiami tik kainozojaus epochai, pačiai naujausiai. Pleistoceno epochoje, kurios pavadinimas kilęs iš graikų kalbos žodžių, reiškiančių „labiausiai“ ir „naujausia“, 90 % aptiktų fosilijų yra rūšys, kurios tebegyvena ir šiandien. Prieš tai buvo eoceno epocha, iš kurios gyvuoja tik 1–5 % rūšių. Iš visų žemėje kada nors gyvenusių rūšių, šiuo metu gyvenančios rūšys sudaro tik nedidelę dalį.
Dėl radioaktyvaus datavimo mokslininkai dabar gali itin tiksliai nustatyti fosilijų amžių, galutinai susiejant kiekvieną fosiliją su konkrečiu laikotarpiu ar epocha geologinėje laiko skalėje. Tai padeda mums atsekti evoliucinio medžio reliktus, kai jis šakojosi milijardais krypčių.