التطور التاريخي
كان نيكولاوس استينو، المعروف كذلك باسم نايلس ستينسين، أول من لاحظ وافترض المفاهيم الأساسية للجيولوجيا التاريخية. ومن بين هذه المفاهيم تظهر المستحاثات التي أتت في الأساس من المتعضيات الحية. ويتم في الغالب تجميع الملاحظات الأخرى، الأكثر شهرة، لتكوين قوانين علم وصف طبقات الأرض.

كما ساهم جيمس هاتون وتشارلز لييل في الفهم المبكر لتاريخ الأرض من خلال ملاحظاتهم في إدنبرة باسكتلندا فيما يتعلق بعدم التوافق الزاوي في وجه الصخور وقد كان لييل في واقع الأمر هو من أثر على تشارلز داروين بشدة في نظرية التطور الخاصة به من خلال رؤية أن الحاضر هو مفتاح الماضي. وقد اقترح هاتون في البداية نظرية الوتيرة، التي تعد حاليًا مبدءًا أساسيًا في كل فروع الجيولوجيا. كما دعم هاتون كذلك فكرة أن الأرض قديمة للغاية مقارنة بالمفهوم السائد في هذا الوقت والذي كان يقول أن الأرض كان عمرها حوالي عدة ألفيات قليلة. وتصف نظرية الوتيرة الأرض التي تنشأ عن نفس الظواهر الطبيعية السارية اليوم.

والمفهوم السائد في القرن الثامن عشر في الغرب كان ينص على أن جزء قصير للغاية من تاريخ الأرض كانت تسيطر عليه أحداث كارثية. وقد كانت وجهة النظر هذه مدعومة بشدة من قبل معتنقي الديانات الإبراهيمية اعتمادًا على التفسير الحرفي بشدة للنصوص الدينية الخاصة بهذه الديانات. وقد واجه مفهوم الوتيرة مقاومة كبيرة، وقد نجم عن ذلك النقاش بين الكارثية والتدرجية في القرن التاسع عشر. وقد وفرت مجموعة كبيرة من الاكتشافات في القرن العشرين أدلة كثيرة على أن تاريخ الأرض ناجم عن عمليات تصاعدية تدرجية وأحداث كارثية مفاجئة. وتشكل الأحداث العنيقة مثل الاصطدام بالنيازك والانفجارات البركانية الضخمة سطح الأرض بالإضافة إلى عمليات متدرجة مثل التجوية والتعرية والترسيب بقدر كبير على مدار تاريخ الأرض. مفهوم الحاضر هو مفتاح الماضي - يشتمل على عمليات كارثية وكذلك تدرجية في نفس الوقت.