地史学是研究地球发展历史及其规律性的地质学重要分支学科，又称为历史地质学。
在20世纪50年代以前，地史学主要是建立地层系统、确立地质时代，研究范围主要限于大陆部分。从60年代以来，地史学的研究范围扩展到大洋海底和地壳深部，研究方法也由涉及更多学科而有较大的改进。地史学的研究内容，主要包括沉积发育史、生物演化史和构造运动中。对地史学的研究可为区域地质调查、矿产普查勘探等工作提供理论依据。
在18世纪中期，德国的莱曼和意大利的阿尔杜伊诺将成层岩石分为原始层、第二层和第三层等。1787年，德国地质矿物学家维尔纳将地层归纳为原始层、过渡层、覆盖层和冲积层，大致分别相当于前寒武系、古生界、中生界和新生界。
19世纪20～80年代，法国的布龙尼亚，英国的莫企逊、科尼比尔、塞奇威克和莱伊尔相继把古生代和中生代划分为纪，把第三纪划分为世。美国的丹纳和埃蒙斯又分别提出了太古代和元古代。大体上形成了较完整的地质时代表，与现代使用的相似。
从19世纪初，英国的史密斯提出根据化石划分地层的见解以来，人们对各地质时代的生物面貌逐渐有所了解。地质时代中代一级的命名古生代、中生代、新生代，就是根据生物界的总体面貌而言。
到20世纪初，英国的霍姆斯等利用同位素衰变过程的特有稳定性，测定含放射性元素的矿物和岩石的形成年龄，从而确定地层形成年代，使地质时代表有了纪年数据。20世纪50年代以前，海水进退和海陆变化的研究不仅只限于大陆地区，而且对海陆分布基本上也局限于固定论的认识。60年代，古地磁的研究和板块学说的提出，使地史学的研究扩展到海洋和地壳深部。
地史学主要研究地壳表层岩石的形成年代、生物群的特征，以及地层划分与对比的地层学和地质年代学。
生物演化是古生物学研究的基本内容，地史中的生物演化着重于生物界在地球历史各阶段的盛衰和该替，特别是各生物门类自低级至高级逐步出现和演变衰亡的过程。当然，古生态的研究可以协助确定沉积环境，生物地层的研究一直是确定时代、进行对比的主要手段。自从20世纪30年代霍姆斯等测定地层岩石矿物的生成年龄以来，地质年龄测定与生物地层划分相结合，使地质年代表有了具体的年龄值。
古地理学是研究地层的形成环境及不同环境的空间分布特征的学科。整个地层学系统就是地球历史上沉积作用的物质记录；沉积物的性质反映了物质来源、沉积作用和形成环境的特征；沉积物的分布则反映了剥蚀区和沉积区的轮廓以及海陆分布的特征。把不同时期地层沉积和分布轮廓进行比较，就可得出古地理格局不断发展演变的概念，所以沉积发育史也就是古地理的发展史。
根据地层的沉积类型、物质组分接触关系以及岩浆活动和构造变动等的历史大地构造学，推断其形成时的构造条件和这些构造条件在地质历史上的时空演变。沉积特征和古地理轮廓的变化实质上是地壳各区段构造运动的反映。
构造运动一直是地史研究的重要内容。18世纪末，赫顿发现了地层间的不整合现象，并以造山或构造运动予以解释。从那时以来，人们通过地层的不整合关系认识了许多造山运动期和与之相伴生的岩浆侵入及变质作用。根据地层组成的组分和厚度不同，根据构造运动和岩浆恬动的程度不同，人们逐步建立了构造活动程度的概念。
大陆地区可分出构造上的活动区和稳定区，即传统的地槽区和地台区。两种地区的构造发展特征及其相互关系的研究，就是构造运动史。根据各区构造运动史的不同，将地壳各区殴分为不同的构造单元，分出不同的构造阶段，就是历史大地构造分析。历史大地构造分析日益成为地史学研究的重要内容。
现代地史学的研究范围在空间上扩展到大洋区和南北极区；在时间上追溯到40亿年前的地质史前期；在深度上深入到上地幔，以至核幔关系。地史学逐步扩展为整个地球历史的学科。
地史学的研究手段和方法要涉及到地质科学的许多分支学科，以至地球物理学的有关学科。在思想上地质演化的突变观或新灾变观，以及由此派生的阶段论概念日益受到重视。地史学将向着一个多学科互相渗透的、更具有综合性的学科分支发展。
