人类对地质现象的观察和描述有着悠久的历史，但作为一门学科，地质学成熟的较晚。地质学的研究对象是庞大的地球及其悠远的历史，这就决定了这门学科具有特殊的复杂性。它是在不同学派、不同观点的争论中形成和发展起来的。大致分为五个时期:
        萌芽时期（远古～公元1450年）
      人类对岩石、矿物性质的认识可以追溯到远古时期。在中国，铜矿的开采在三千多年前已达到可观的规模；春秋战国时期成书的《山海经》、《禹贡》、《管子》中的某些篇章，古希腊泰奥弗拉斯托斯的《石头论》都是人类对岩矿知识的最早总结。
      在开矿及与地震、火山、洪水等自然灾害的斗争中，人们逐渐认识到地质作用，并进行思辨、猜测性的解释。我国古代的《诗经》中就记载了"高岸为谷、深谷为陵"的关于地壳变动的认识 ；古希腊的亚里士多德提出，海陆变迁是按一定的规律在一定的时期发生的；在中世纪时期，沈括对海陆变迁、古气候变化、化石的性质等都做出了较为正确的解释，朱熹也比较科学的揭示了化石的成因。
       奠基时期（公元1450～公元1750年）
     以文艺复兴为转机，人们对地球历史开始有了科学的解释。意大利的达·芬奇、丹麦的斯泰诺、英国的伍德沃德、胡克等等，都对化石的成因作了论证。胡克还提出用化石来记述地球历史；斯泰诺提出地层层序律；在岩石学、矿物学方面，李时珍在《本草纲目》中记载了200多种矿物、岩石和化石；德国的阿格里科拉对矿物、矿脉生成过程和水在成矿过程中的作用的研究，开创了矿物学、矿床学的先河等等。
       形成时期（公元1750～公元1840年） 
      在英国工业革命、法国大革命和启蒙思想的推动和影响下，科学考察和探险旅行在欧洲兴起。旅行和探险使得地壳成为直接研究的对象，使得人们对地球的研究从思辨性猜测，转变为以野外观察为主。同时，不同观点、不同学派的争论十分活跃，关于地层以及岩石成因的水成论和火成论的争论在18世纪末变得尖锐起来。
      德国的维尔纳是水成论的代表，他提出花岗岩和玄武岩都是沉积而成的，并对岩层作了系统的划分。英国的赫顿提出要用自然过程来揭示地球的历史，以及地质过程"即看不到开始的痕迹，也没有结束的前景"的均变论思想。水火之争促进了地质学从宇宙起源论、自然历史和古老矿物学中分离出来，并逐渐形成了一门独立的学科。在中国，出现在17世纪的《徐霞客游记》也是对自然考察所获得的超越时代的成果。至1840年，底层划分的原则和方法已经确立，地质时代和地层系统基本建立起来。
      而此时的矿物学沿着形态矿物学和矿物化学方向发展，美国丹纳的《矿物学系统》标志着经典矿物学的成熟；1829年，英国的尼科尔发明了偏光显微镜，使得显微岩石学的迅速发展成为可能；法国博蒙于1829年提出地球冷缩造山的收缩说，对近百年来的构造理论产生重大影响。
      这样，有关地球历史的古生物学、地层学，有关地壳物质组成的岩石学、矿物学，和有关地壳运动的构造地质理论所组成的地质学体系逐渐形成了。
     19世纪上半叶，有关灾变论和均变论的争论，对地质学思想方法产生了历史性的影响。居维叶是灾变论的主要代表，他提出地球历史上发生过多次灾变造成生物灭绝的观点。英国的莱伊尔是均变论的主要代表，他坚持"自然法则是始终一致"的观点，并提出以今论古的现实主义方法。在争论中，地质均变论逐渐成为百余年来地质学及其研究方法的正统观点。
       发展时期（公元1840～公元1910年）
     随着工业化的发展，各工业国家都开展了区域地质调查工作，是地质学从区域地质向全球构造发展，并推动了地质学各分支学科的迅速建立和发展。
      其中重要的有瑞士阿加西等人对冰川学的研究，以及英国艾里、普拉特提出的地壳均衡理论；有关山脉形成的地槽学说，经过美国的霍尔和丹纳的努力最终确立起来；法国的贝特朗提出造山旋回概念；奥格对地槽类型的划分使造山理论更加完善；奥地利的休斯和俄国的卡尔宾斯基则对地台作了系统的研究；休斯的《地球的面貌》是19世纪地质学研究的总结，同时休斯用综合分析的方法，从全球的角度研究地壳运动在时间和空间上的关系，预示了20世纪地质学研究新时期的到来。
       现代地学（公元1910～    ）
      进入20世纪以来，社会和工业的发展，使得石油地质学、水文地质学和工程地质学陆续形成独立的分支学科。在地质学各基础学科稳步发展的同时，由于各分支学科的相互渗透，数学、物理、化学等基础科学与地质学的结合，新技术方法的采用，导致了一系列边缘学科的出现。
      地震波的研究揭示了固体地球的圈层构造以及洋壳与陆壳结构的区别 ；高温高压岩石实验研究，为人们认识地壳深处地质过程提供了较为可*的依据。所有这些都促进了地质学研究从定性到定量的过渡，并向微观和宏观两个方向发展。
      20世纪50～60年代，全球范围大规模的考察和探测，使地质学研究从浅部转向深部，从大陆转向海洋，海洋地质学有了迅速发展。同时古地磁学、地热学、重力测量都有重大进展，为新的全球构造理论的产生提供了科学依据。在这个基础上，德国的魏格纳于1915年提出的与传统海陆固定论相悖离的大陆漂移说得以复活。
      20世纪60年代初，美国的赫斯、迪茨提出的海底扩展理论较好地说明了漂移的机制。加拿大的威尔逊提出转换断层，并创用板块一词。60年代中期美国的摩根、法国的勒皮雄等提出板块构造说，用以说明全球构造运动的基本理论，它标志着新地球观的形成，使现代地质学研究进入一个新阶段。

地质学的分支学科
      1、以物质组成为主要研究对象的分支学科
      矿物学是研究矿物的化学成分、内部结构、形态、性质、成因、共生组合、变化条件、用途以及它们之间的相互关系的学科。
      岩石学是研究岩石的物质成分、结构、构造、形成条件、分布规律、成因、成矿关系以及岩石的演变历史和演变规律的学科。
      矿床地质学是研究矿床的特征、成因、分布及其工业意义的学科。
      地球化学是研究地球各圈层和各种地质体的化学组成、化学作用和化学演化，探讨化学元素及其同位素的分布、存在形式、共生组合、集中分散及迁移循环的规律的学科。
       2、以地质作用及其形迹为主要研究对象的分支学科
      动力地质学是研究各种地质作用，包括引起这些作用的动力在地球各圈层活动的规律的学科。火山地质学、地震地质学、冰川地质学等均属这个学科中有特殊内容的分支。
     构造地质学是研究地球岩石圈的构造变形，包括断裂、褶皱等各种构造形迹及不同类型构造单元的分布、形成、演化和发展，是从总体上研究地质体的构造在时间上及空间上的发展规律及成固和动力来源的学科。大地构造学也属于构造地质学范畴。
      地貌学是研究地表形态特征及其发生、发展和分布的规律的学科。又称地形学，是地质学与自然地理学之间的边缘学科。
      地球物理学是研究各种地球物理场和地球的物理性质、结构、形态及其中发生的各种物理过程的学科，是地质学与物理学之间的边缘科学。地球物理学在狭义上只研究地球的固体部分，又称固体地球物理学；广义的地球物理学还包括对水圈、大气圈的研究。
      地质力学是运用力学原理研究地壳构造和地壳运动规律及其起因的学科。
        3、以地质历史为主要研究对象的分支学科
      古生物学是研究地球历史上的生物界及其进化过程的学科。主要是对保存在地层中的化石的研究。
      地层学是研究成层岩石的时空分布规律，包括地层的层序和时代及其地理分布、地层的分类、对比以及它们之间的关系的学科。
      历史地质学是研究地球的发展历史和规律，包括地球上生物的进化历史，古沉积相的分析和古地理面貌的复原，以及地壳地质构造和有关地质作用的演变等方面的研究，是一门综合性的学科。
      古地理学是研究地球历史上的海陆分布及其他自然地理特征与发展过程的学科。
      地质年代学是研究地质历史时期的顺序及其延续的年代数据，地质年代表是其研究的最终成果。
       4、以地球环境为研究对象的分支学科
      水文地质学是研究地下水的形成、分布和运动的规律，以合理开发地下水、防治地下水的危害，以及利用地下水的化学、物理特征找矿、预报地震和防治地方病、保护环境。
      工程地质学是以调查研究和解决各类工程建设中的地质问题为任务，包括评价地基的地质条件，预测工程建设对地质环境的影响，选择最佳场所、路线，为工程设计提供可参考的地质依据。
      环境地质学是研究地质环境质量和人类活动与地质环境的相互关系的学科。 
      灾害地质学是研究地质灾害的发生、分布规律、形成机制和对人类的影响及其预测预防的学科。
       5、以资源类型为研究对象的分支学科
      金属矿产地质学、非金属地质学、石油地质学、煤田地质学是把地质学基础理论用于研究这些矿产资源的成因、分布规律等的学科。这些学科具有很强的实用性，同时又有基础研究性质。
         6、以找矿勘探方法为研究对象的分支学科
      找矿勘探地质学是综合运用地质学理论和现有的找矿方法、手段寻找矿藏的学科。
     地球物理勘探和地球化学勘查是运用物理的、化学的方法去取得野外地质资料的方法。
      探矿工程是运用钻探或坑探的手段直接向地下取得地质样品进行化学分折确定矿体规模、形状大小的方法。
      航空测量技术和遥感技术是通过仪器在远距离处取得地质资料的方法。
      矿山地质学是以解决矿山开发过程中遇到的地质问题为任务的学科。