Les premières échelles de temps géologiques utilisaient simplement l’ordre des roches déposées dans une séquence de roches sédimentaires (strate) avec les plus anciennes au fond. Cependant, un outil plus puissant était les restes fossilisés d’animaux et de plantes anciens dans les strates rocheuses. Après la publication de l’origine des espèces par Charles Darwin (Darwin lui-même était également géologue) en 1859, les géologues se sont rendu compte que des fossiles particuliers étaient limités à des couches particulières de roche. Cela a constitué la première échelle de temps géologique généralisée.
Une fois que les formations et les séquences stratigraphiques ont été cartographiées à travers le monde, les séquences ont pu être appariées à partir des successions fauniques. Ces séquences s’appliquent depuis le début de la période cambrienne, qui contient les premières preuves de macro-fossiles. Les assemblages fossiles forment des « empreintes », même si certaines espèces peuvent traverser plusieurs formations différentes. Cette caractéristique a permis à William Smith (un ingénieur et géomètre qui a travaillé dans les mines de charbon d’Angleterre à la fin des années 1700) de commander les fossiles qu’il a commencé à collecter dans le sud-est de l’Angleterre en 1793. Il a noté que différentes formations contenaient des fossiles différents et qu’il pouvait cartographier une formation d’une autre par les différences entre les fossiles. En cartographiant le sud de l’Angleterre, il a établi une succession stratigraphique de roches bien qu’elles apparaissent à différents endroits à différents niveaux.
En faisant correspondre des fossiles similaires dans différentes régions du monde, des corrélations ont été établies sur de nombreuses années. Ce n’est que lorsque les isotopes radioactifs ont été développés au début des années 1900 que les corrélations stratigraphiques sont devenues moins importantes car les roches ignées et métamorphiques ont pu être datées pour la première fois.