את ההיסטוריה הטבעית של כדור הארץ מעצבים תהליכים אטיים ורציפים הפועלים על פנו כדור הארץ ללא הרף. וגורמים לשינוי מיקומם של היבשות ושל האוקיאנוסים. בתהליכים אלה משתלבים מדי פעם בפעם אירועים גאולוגיים מהפכניים ועזי עוצמה, שמתרחשים במהירות ובפתאומיות.
ההשפעות המשולבות של כל השינויים האלה גם יחד הן שהביאו להיווצרות הימים והיבשות, ההרים והעמקים, הצמחים ובעלי החיים המוכרים לנו כיום. סלעי כדור הארץ נושאים בחובם עדויות להתפרעויות הרי געש, לרעידות אדמה, לשטפונות ולתנועות קרחונים שהתרחשו בעבר.
בשכבות האבן נחרטו דברי ימו ראשוני הצמחים, התפתחותם של בעלי החיים, ובהן מצויים שריריהם של הדינוזאורים הענקיים, קונכיותיהן של רכיכות זעירות ושלדים של ראשוני בני האדם.
ראשיתו של המחקר הגאולוגי המודרני נעוצה בתחילת העת החדשה, כאשר המחקר הגאולוגי השיטתי היה כרוך במאבק עיקש בכנסייה, שראתה בקביעת גיל קדום ומופלג לכדור הארץ כפירה בעיקר. יחד עם האסטרונומים הראשונים וחלוצי הביולוגיה, פעלו מייסדי מדע הגאולוגיה להסרת הכבלים מן המחשבה המדעית באמצעות פיתוחה וקידומה של שיטה של הסקת מסקנות הגיוניות המבוססת על תצפיות בסלע.
הגאולוגיה מציעה הסבר דינמי, רציף ואחיד לתהליכים הפוקדים את כדור הארץ. תהליכי זרימה אטיים בלב כדור הארץ הם הגורמים להיווצרות האוקיאנוסים, לבניית היבשות ולהתנשאותן של שרשרות ההרים. אפילו אנחנו סבורים כי ארץ יציבה נמצאת מתחת לרגלינו, הרי בקצב הגאולוגי ובמושג של זמן עמוק, הארץ היא דינמית, היבשות נודדות והאוקיאנוסים נוצרים ונעלמים. במשך יותר מ4,5000- מיליון שנה מתקיימים התהליכים הגאולוגיים הגורמים לשינויים בלתי פוסקים בגאוגרפיה ובאקלים, וההתמודדות בתנאי הקיום המשתנים היא הבסיס להתפתחות של אוכלוסיות החי והצומח ולגיוונן על פנו כדור הארץ