Предметом изучения исторической геологии является история Земли и земной коры, а также закономерности, присущие их развитию. Восстановить историю Земли позволяют разнообразные горные породы с сохранившимися в них остатками растений и животных - окаменелостями.
Историческая геология призвана решать следующие главные задачи:
1. Определение времени формирования (возраста) горных пород и Земли в целом.
2. Восстановление физико-географических условий прежних геологических эпох. В понятие «физико-географические условия» входят климат, рельеф, органический мир, проявления тектонических движений и т.д.
3. Установление истории тектонических движений и особенностей развития главных структур земной коры, процессов магматизма и метаморфизма.
Историческая геология базируется на достижениях других геологических наук. Региональная геология изучает строение отдельных стран и континентов и их геологическую историю. Данные минералогии, петрографии, геохимии позволяют установить происхождение и изменение минералов и горных пород. Выводы динамической геологии используются для определения закономерностей образования и разрушения осадков, особенностей их залегания. Историческая геология тесно связана также с географией, биологией, физикой.
Особенно тесна связь исторической геологии со стратиграфией, которую иногда рассматривают в качестве её раздела.
