古代東西方都有許多關於天地起源的奇異神話流傳，例如中國古代有盤古開天地的傳說，而西方人則受《聖經》中創世故事的影響，直到18世紀仍相信地球的年齡隻有6000多年。
1785年，英國人赫頓提出，地球表麵上發生的緩慢的自然過程如高山的形成、河道的侵蝕等，在整個地球史上都是以大致相同的速率進行的，這意味著這些地質過程必然進行了相當長的時間，因此地球的年齡至少是幾百萬年。
19世紀30年代，英國科學家賴爾在《地質學原理》中提出了有力的證據，證明地球年齡比《聖經》所說的要長得多。此後，不斷有科學家試圖通過研究地質變化，例如由沉積岩的厚度來計算地球的年齡。盡管不準確，科學家們推測地球的年齡至少有5億年。另一個測定地球年齡的方法是估計海洋中鹽分的聚集率，因為河流不斷地將鹽衝到海中，淡水通過蒸發而離開海洋，所以鹽的濃度逐漸增加。假設海洋一開始全是淡水，那麼河流要使海洋有3%的含鹽量必須要有超過10億年的時間。
19世紀末，科學家發現地球的鈾元素和其他放射性物質會釋放出大量的能量，並且已經進行了很長的時間。如果把放射性物質不斷給地球提供熱量考慮在內，地球從一團熔融的物質冷卻到現在的溫度，所需的時間會長達幾十億年。此後，地質學家通過放射性元素的衰變計算出岩石的年齡，由此推算出地球以現在的固態形式存在的時間約為46億年。
根據科學家的最新研究結果，地球與太陽係幾乎是同時誕生的。原始太陽星雲物質通過凝聚合並而形成各大行星。在地球誕生後的頭5億年中，地殼內部大量放射性物質所釋放出的能量的積聚和迸發非常活躍，導致強烈火山爆發等運動，使地球溫度升高到出現熔融，組成物質發生離析分異作用，重元素沉入地心，輕物質升浮到地表，逐漸形成地表外層、地幔和地核等層次。
地球演化時間表序列示意圖在以後的5億年裏，地球外層部分逐漸開始冷卻凝固，形成火山岩質的地殼，被禁錮在地球內部的碳、氮、氧、硫、磷、水等物質成分和氣體不斷從熔岩中升至地表，並在火山爆發時被釋放出來，開始形成原始大氣圈。與此同時，無數的彗星和小行星撞擊給地球帶來大量的水，在低凹處彙聚成原始海洋。地球表麵物質在光照、地熱以及水汽的聯合作用下開始發生緩慢的化學演化，泥水經過沉澱，凝結成石灰岩那樣的碳酸鹽類岩石。許多礦物質和有機物陸續隨水彙集海洋，使海洋成為地球生命最初的搖籃。