Датчанин Стенон во второй половине XVII века уже сравнивает ископаемых животных с современными, различает морские слои от слоев, образовавшихся в пресных водах, и отмечает, что одни слои пород залегают горизонтально, в то время как другие наклонены вследствие действия подземных сил.

Наш великий ученый Ломоносов в своем сочинении «О слоях Земли» значительно опередил современную ему геологическую мысль. Ломоносов уже представлял себе периодические наступления моря на сушу — морские трансгрессии и связывал их с медленными движениями земной коры. Он связывал происхождение гор, континентов и морских пучин с внутренними слоями Земли — «жаром земной утробы». В начале своего сочинения Ломоносов впервые дает анализ земного рельефа, говорит о его происхождении и зависимости от подъема больших участков земной коры. Такие перемены, по выражению Ломоносова, произошли на свете не за один раз, но случались в разные времена, несчетным множеством крат, ныне происходят и едва ли когда перестанут. В этом сочинении Ломоносова мы видим все основы современных геологических представлений и впервые ясно очерченную мысль о большой продолжительности геологического времени.

Но Ломоносов слишком ушел вперед от современного ему, уровня науки и высказанные им взгляды получили признание только после появления труда эдинбургского натуралиста Хеттона «Теория Земли» в 1788 году, во многом уступавшего по широте взглядов труду Ломоносова.

В самом начале XIX века английский землемер Уильям Смит на основании наблюдений над различными слоями осадочных пород обнаружил, что даже для удаленных друг от друга осадочных пластов можно восстановить последовательный порядок напластования, изучая находящиеся в них остатки животных или растений. Основываясь на сходстве или различии погребенных в слоях органических остатков, можно решить вопрос о возрасте слоев. Открытие Смита дало науке возможность читать геологическую летопись. Он нашел способ определять исторический порядок напластования и горизонтальное распространение пород на больших участках земной коры. Смит же предложил отмечать на карте распространение слоев, а также составлять профили или вертикальные размеры земной коры. Так родилась геологическая карта.

Почти одновременно знаменитый французский ботаник и зоолог Ламарк с невиданной доселе ясностью поставил вопрос о значении геологии, геологической летописи для познания истории развития органического мира. Он первый понял, что изучение современных животных и растений не может быть полноценным без изучения древних форм, погребенных в слоях земной коры.

Ламарк считал, что по ископаемым органическим остаткам мы можем судить не только об истории жизни, но и об истории самой Земли. В своей «Гидрогеологии» с удивительной смелостью и проницательностью он отвергает общепризнанный по библейским данным шеститысячный возраст Земли, утверждая, что древность земного шара так велика, что для человека нет никакой возможности оценить ее. Ламарк указал, что для природы время ничего не значит, она всегда имеет его в своем распоряжении и с помощью его производит и самое великое и самое малое. Так постепенно он приходит к представлению о медленном совершенствовании, эволюции живых существ в течение геологических периодов истории Земли.

Великий основатель палеонтологии французский ученый Кювье положил начало точному научному изучению, определению и описанию ископаемых животных. С работами Кювье изучение геологической летописи быстро двинулось вперед. Огромное количество научных фактов и наблюдений, строго систематизированных и объясненных, влилось в фонд геологических знаний, дав основу для развития геологии и палеонтологии в XIX веке. К сожалению, Кювье не принял высказанного Ламарком представления о постепенном и непрерывном развитии органического мира. Он создал теорию катастроф — периодически повторяющихся всеобщих изменений на поверхности Земли, в результате которых все живое погибало и вновь возрождалось новыми творческими актами.