지구는 태양계가 만들어지던 때에 만들어졌으므로, 나이는 약 46억년 정도로 추정된다. 지금까지 발견된 지 가장 오래된 암석은 약 44억 년 전의 것이다. 암석의 나이는 암석 안에 남아 있는 방사성동위원소의 양을 측정하면 알 수 있다.
태양계는 소용돌이치는 아주 큰 성운(가스와 먼지 크기의 암석과 금속 조각으로 된 구름)에서 발달한 것으로 추정된다. 이러한 성운의 중심부에서 태양이 만들어졌으며, 성운은 태양을 중심으로 빙빙 돌면서 서서히 납작해졌다. 아주 큰 성운의 흐름 속에서 어떤 것은 작은 소용돌이를 만들기 시작했다. 가까운 거리에 있는 입자는 서로 끌어당기므로 가스와 먼지는 점점 더 많이 모였고, 마침내 한데 엉겨 지금의 태양 주위를 돌면서 자전하는 행성이 되었다.
초기의 지구는 물이 없는 암석 덩어리 주위를 가스로 된 구름이 둘러싸고 있는 모습이었다. 암석 안에 있는 방사성물질과 지구 안에서 점점 커지는 압력 때문에 만들어진 열은 지구 안을 녹여서 액체 상태로 만들었다. 철과같이 무거운 물질은 가라앉아서 지구의 중심부를 형성하고, 가벼운 규산염 암(규소와 산소로 만들어진 암석)은 위로 올라가 원시 지각을 만들었다. 지구 안의 열은 지구 안에 있던 나머지 화학물질도 지표면 쪽으로 올려보냈다. 그 가운데 어떤 것은 물을, 나머지는 대기를 이루었다. 몇백만 년이 지나는 동안 물은 지각의 낮은 지역에 모여 바다를 만들었다. 소금과 다른 물질을 녹여 바다로 운반했으므로, 바닷물은 짠물이 되었다.
원시대기에는 지금의 목성 대기와 비슷하게 수소, 헬륨, 메테인, 암모니아 등이 들어 있었거나, 금성 대기와 비슷하게 많은 양의 이산화탄소가 들어 있었을 것으로 보인다. 즉, 원시대기에는 산소가 많이 들어 있지 않았던 것으로 보인다. 대기 중의 산소는, 주로 광합성작용으로 이산화탄소를 받아들이고 산소를 내보내는 식물이 나타나면서 만들어지기 시작했다. 식물이 진화하고 번성함에 따라 초기 지구의 대기 중에 존재하는 산소의 양도 점점 많아졌다.
대륙은 한때 판게아라고 하는 하나의 아주 큰 초대륙을 이루고 있었다. 판게아는 판달랏사라는 큰 원시 대양으로 둘러싸여 있었다. 판게아는 약 2억 년 전에 곤드와나와 로라시아라고 하는 두 개의 대륙으로 갈라지기 시작했다. 그 뒤 곤드와나는 아프리카, 남극, 오스트레일리아, 남아메리카, 인도로 다시 갈라졌고, 로라시아는 유라시아와 북아메리카로 갈라졌다. 대륙판이 갈라지면서 이들 사이에는 새로운 바다가 만들어졌고, 대륙이 이동하여 지금의 위치로 자리 잡기까지는 몇백만 년이 걸렸다.
지구의 역사는 지각을 이루고 있는 암석에 남아 있다. 암석은 지구가 만들어진 뒤부터 지금까지 계속 생성과 침식을 반복해 왔다. 암석이 풍화되고, 침식되어 만들어진 퇴적물은 쌓여서 지층을 이룬다. 따라서 지층에는 지구의 옛 모습을 알려주는 실마리가 들어 있다. 이러한 실마리로는 퇴적물의 성분, 지층이 쌓인 방법, 암석 안에 들어 있는 화석 따위가 있다. 암석에 남아 있는 이러한 실마리를 통해 지형을 바꾸는 여러 가지 현상이 과거 지질시대에도 일어났음을 알 수 있다. 그 예로 바닷가, 하천, 호수 등의 모래밭에 만들어진 연흔(물결 모양의 흔적)을 들 수 있다. 연흔은 흐르는 물에 모래가 운반되어 갈 때 만들어진다. 따라서 암석의 표면에 이러한 자국이 있으면, 이 암석은 한때 흐르는 물 때문에 움직여 가던 모래였다는 사실을 알 수 있다. 그뿐만 아니라 물결 자국의 모양을 보면 물이 흐른 방향도 알 수 있다. 많은 암석에는 지구에 살았던 생물의 역사를 밝혀주는 화석이 들어 있다. 화석을 연구하면 화석이 들어 있는 암석층의 나이와 화석으로 바뀐 동식물이 살았던 시기를 알 수 있다. 오래된 지층에는 가장 단순한 생명체의 화석이, 새로운 지층에는 지금과 매우 비슷한 동식물의 화석이 들어 있다. 화석은 또한 지구에서 일어난 변화에 대한 실마리를 준다. 때때로 바다에서 멀리 떨어진 높은 산에서 조개껍데기 화석이 발견되기도 하는데, 이를 통해서 우리는 이 지층이 이전에는 바다 밑에서 만들어졌으며, 나중에 융기하여 산이 되었음을 알 수 있다. 하지만 암석이 알려줄 수 있는 지구의 역사는 완전하지 않다. 많은 암석이 지표면에서는 풍화와 침식으로 파괴되고, 땅속 깊은 곳에서는 열과 압력으로 성질이 바뀌기 때문이다. 그래서 지질학자들은 암석에 나타난 단편적인 실마리를 모두 합하여 지구의 역사를 알아낸다. 그러나 아마도 지구의 완전한 역사는 알아내지 못할 것이다.
지금까지 남아 있는 실마리로 밝혀진 지구의 역사는 크게 되라고 하는 다섯 개의 지질시대의 단위로 나눈다. 이러한 대(代)에는 오래된 것부터 시생대, 원생대, 고생대, 중생대, 신생대가 있다. 시생대와 원생대는 합쳐서 선캄브리아대라고 하기도 한다. 대는 더 작은 단위인 기(紀)로 나누어지고, 기는 다시 새(世)로 나누어진다. 이러한 지질시대의 단위는 각 시대의 암석층에서 나오는 화석을 바탕으로 나눈 것이다. 따라서 대, 기, 세의 기간은 일정하지 않다.
선캄브리아대는 지구가 만들어진 뒤 처음 40억 년 동안을 말하는데, 이 시기에 지각, 대기, 바다가 만들어졌고, 매우 원시적인 형태의 생물이 나타났다. 선캄브리아대가 끝나고 2억4500만 년 전까지 고생대가 지속되었다. 이 시기에는 많은 종류의 동식물이 육지와 바다에서 진화했다. 중생대는 파충류가 번성했던 시대이다. 특히, 공룡이 매우 번성하여 육상의 생물을 지배했으나 중생대 말엽에 모두 사라졌다. 소철류와 침엽수는 속씨식물과 지금의 수목이 나타나기 이전에 번성했다. 지금 우리가 알고 있는 동식물은 대부분 신생대에 나타났다. 신생대에는 플라이스토세의 빙하시대도 있었는데, 사람과 동물은 빙하를 피해 따뜻한 지역으로 옮겨 다녔다. 플라이스토세의 빙하는 흘러내리면서 지형을 바꾸고, 녹으면서 운반하던 물질을 퇴적하여 흙을 기름지게 했다.