地層是地球歷史發展過程中所形成的成層岩石的總稱，以層狀的沉積岩、岩漿岩、變質岩為主。在正常情況下，岩層是按順序形成的，先沉積的地層在下，後沉積的地層在上，在形成時代上，越往下地層越古老，越往上地層越年輕。各個地質時代所形成的地層，如果未再經過地質構造劇烈變動，地層的正常層位，仍保存著地層層序律的狀態，各個地質時代的地層就如同歷史的“書頁”一樣，記錄著岩層下老、上新順序排列的地球發展歷史。
自然界的地層，由於受到構造運動的影響，比較錯綜復雜，有的地層傾斜，甚至層序顛倒，有的地層缺失，在這種情況下確定地層的時代和順序，人們除利用地殼岩石中放射性元素的衰變規律測定岩層的年齡外，往往還利用地層中所含的化石進行確定。在一般情況下，沉積岩的重要特征是具有層理構造和常含有化石。地層中的化石，多數是古生物的骨骼、貝殼、鱗片、莖、葉等堅硬部分的古生物遺體，少數是古生物的足英臥英蟲穴、糞便等的活動遺跡，經過礦物質的填充和交替作用，形成僅保持原來形狀、結構及印模的鈣化、碳化、硅化、礦化的生物遺體或印痕，稱為化石。也有少數保存完整遺體的化石，如凍土中的猛犸、琥珀中的昆蟲等。生物是由低級到高級，由簡單到復雜不斷地進化的。不同時代的地層，一般含有不同的化石，而相同時代的地層裡往往保存著相同或近似的化石。因此，對層位顛到，或錯亂的地層，可以根據岩層中保存下來的生物化石，確定地層的順序和時代。如含有古生代的三葉蟲、大羽羊齒化石的，為古生界地層；含有中生代的恐龍化石的，為中生界地層等。化石好像是寫在地層裡的文字，地層和化石就像是“書頁”一樣，記錄著地球發展的歷史。