Předmětem historické geologie je studium zákonitostí geologického vývoje svrchních částí zemského tělesa, především zemské kůry, a výklad historie Země v minulých geologických dobách. Historická geologie vnáší do systému věd Zemi především pojetí geologického času a posloupnosti geologických pochodů.
Historická geologie zahrnuje několik odvětví s rozdílným metodologickým přístupem. Studium vrstevních sledů a určení časové posloupnosti geologických jevů je úkolem stratigrafie. Faciální analýza se snaží o rekonstrukci sedimentačních prostředí. Spolu s paleoklimatologií a paleomagnetismem poskytuje podklady pro paleogeografii, tj. rekonstrukci obrazu zemského povrchu v jednotlivých geologických dobách. Zákonitostmi vývoje zemské kůry jako celku, studiem vzájemného sepětí procesů magmatických, metamorfních, diastrofických a exogenních se zabývá geotektonika.
S historií zemské kůry je rovněž spojena historie života na Zemi. Vývoj života lze dokládat studiem zkamenělin, které jsou předmětem paleontologie. Určení dosaženého vývojového stupně organismů pomáhá stanovit časovou následnost vrstevních sledů s fosiliemi. Jedním z důležitých odvětví stratigrafie je proto biostratigrafie.
Snahu o pochopení nebo výklad vzniku Země a jejího vývoje v čase zaznamenáváme již v nejstarších civilizacích. Řada z těch nejranějších vizí je nějakým způsobem začleněna do náboženských textů, ať už zmíníme sumerské nebo starozákonní mýty o celosvětové potopě nebo mýty o stvoření světa obsažené v takřka všech starověkých mytologických a teologických textech. První racionální výklady některých pozorovaných geologických jevů dnes známých jako vulkanismus, sedimentace a vrásnění nebo geologických objektů jako jsou fosílie a minerály, podávají Thales Milétský (5. stol. př. n. l), Aristoteles (4. stol. př. n. l.) Plinius starší (1. stol. n. l.) a později v období humanismu a renesance Giordano Bruno a Leonardo da Vinci (16. stol. n. l.). Teprve v 18. a 19. století se však objevují první základní kameny, se kterými geologie (včetně té historické) pracuje až do současnosti. Uveďme si ty nejdůležitější: Jedním ze základních geologických principů je princip uniformity (uniformismu), který říká, že platnost přírodních zákonů se v průběhu času nemění, a jehož význam v historických vědních disciplínách spočívá v předpokladu, že přírodní zákony platné dnes probíhaly stejně i v minulosti. Uniformismus byl v geologii poprvé formulován skotským přírodovědcem Jamesem Huttonem jako tzv. princip aktualismu, který říká, že geologické procesy probíhající dnes probíhaly stejně i v minulosti. Princip aktualismu byl jednou z příčin zrodu moderní geologie, avšak jeho široce pojatá uniformita (neměnnost) se později ukázala jako neudržitelná.
Princip počáteční horizontality vrstev říká, že vrstvy kolmé nebo ukloněné vůči horizontu byly v minulosti rovnoběžné s horizontem. Logickým předpokladem pro jeho vyslovení je zjištění, že vrstvy se ukládají přibližně vodorovně se zemským povrchem.
Vlastní princip superpozice pak praví, že vrstvy ležící výše jsou mladší než vrstvy ležící níže. Logickým předpokladem pro toto tvrzení je, že každá vrstva, či geologické těleso vzniká během konečného časového intervalu. V normálním vrstevním sledu potom posloupnost několika vrstev představuje sukcesi stejného počtu po sobě jdoucích časových úseků.
Třetím zásadním pravidlem je pravidlo stejných zkamenělin, které formuloval anglický geolog - samouk William Smith. Pravidlo stejných zkamenělin je založeno na principu superpozice a na zákonitosti biologického vývoje (evoluční teorie). Tento princip říká, že vrstvy usazených hornin obsahující stejné fosilie jsou stejně staré a umožňuje tak porovnávat (korelovat) vrstvy se stejným fosilním obsahem a interpretovat je jako stejně staré.