Znanstvenici vjeruju da je Zemlja stara gotovo pet milijardi godina, što znači da je treća stijena od Sunca doživjela dosta povijesti. Ljudska je povijest zauzela samo mali dio ukupnog postojanja Zemlje, pa znanstvenici koriste geološku vremensku skalu kako bi podijelili ukupnu povijest Zemlje u niz glavnih segmenata. Slično kao što ljudi razmišljaju o razdobljima poput srednjeg vijeka i renesanse, znanstvenici dijele geološku povijest Zemlje na supereone, eone, ere i razdoblja kao što su pretkambrij, supereon, mezozoik i paleogensko razdoblje.
Geološka povijest uspostavljena je brojnim tehnikama, od kojih se mnoge vrte oko stratigrafije, proučavanja slojeva stijena. U stratigrafiji, geolozi ispituju slojeve geološkog materijala koji su se taložili tijekom eona, datiraju te slojeve znanstvenim tehnikama i koriste datume za utvrđivanje različitih kritičnih točaka u vremenu. Slojevi stijena također se mogu koristiti za praćenje kretanja Zemljinih tektonskih ploča, starosti geoloških značajki poput planina i ukupne starosti krajolika.
Najveća jedinica vremena u geološkoj povijesti je supereon. Svaki supereon razbijen je na niz manjih eona, koji su podijeljeni na ere, razdoblja, epohe, a zatim na doba. Datiranje može biti pomalo nejasno s geološkom poviješću; za razliku od ljudske povijesti, gdje odmak od 100 godina čini veliku razliku, geološka povijest se bavi tako velikim vremenskim rasponima da je 100 godina trivijalna pogreška. Cilj je pružiti grubi vremenski okvir koji geolozi mogu koristiti za uspostavljanje okvira događaja.
Proučavanjem geološke povijesti može se postići niz korisnih stvari. Mogućnost datiranja različitih slojeva stijena, na primjer, omogućila je geolozima da datiraju pojavu povijesnih organizama. Studenti paleobiologije koriste ove informacije kako bi odredili kada su se organizmi prvi put pojavili i tražili informacije o velikim evolucijskim pomacima, kao što je prva pojava sisavaca. Paleobotanika i paleoklimatologija također koriste informacije na geološkoj vremenskoj skali kako bi odredile kakva je bila klima na Zemlji u različitim povijesnim točkama i koliko je dugo trebalo da se klimatski pomaci dogodi.
Geologe također zanima kako se Zemlja formirala i mijenjala tijekom geološke povijesti. Njihove studije istraživale su sve, od periodičnog preokretanja magnetskih polova do razloga zašto su neki elementi rijetki, a drugi u izobilju.
Postoje povremeni sporovi oko geološke povijesti. Neprecizno datiranje dovelo je do izazova u vezi s raznim nalazima i vjerovanjima, a ponekad nije dostupno dovoljno informacija za donošenje jasnih, nepobitnih zaključaka. Kao i kod drugih znanosti, cilj geologije je nepristrasno prikupljanje informacija, pridonoseći ukupnom poznavanju svijeta, a geološka povijest ponekad može uključivati proturječnosti ili dokaze koji prkose nekim zaključcima i uvjerenjima.