Geološka časovna lestvica izvira iz leta 1815, ko je graditelj kanalov po imenu William Smith opazil povezavo med plastmi kamnin in fosili, ki jih najdemo v njih. V tem času so fosili šteli za diabolične artefakte ali anorganske mineralne aranžmaje, vendar so bili ti fosili ključ do nastanka te časovne lestvice.
Kot graditelj kanalov je Smith precej pogosto gledal na skale. Določene fosile je začel povezovati z določenimi plastmi. Področje geologije je takrat cvetelo in usmerjalo pozornost na to zadevo. Znanstveniki po vsem svetu so začeli opazovati korelacijo plasti in fosilov, a šele sredi 19. stoletja je bil objavljen Darwinov izvor vrst in teorija evolucije je začela pridobivati verodostojnost.
Evolucijsko gledano je postalo jasno, zakaj so različne plasti kamnin vsebovale različne fosile. Fosili so bili organizmi, ki so živeli v različnih časovnih obdobjih. Kamninske plasti in časovna obdobja, v katerih so nastajale, so dobila imena in klasifikacije. To je geološka časovna lestvica.
Oblikovana je bila klasifikacijska shema, ki temelji na obdobjih, obdobjih in epohah, pri čemer je vsaka predstavljala progresivno krajšo delitev časa. Prvo obdobje na geološki časovni lestvici je predkambrij, iz katerega ni mogoče najti komaj kaj fosilov. Sledi paleozoik (staro življenje), ki ji sledita mezozoik (srednje življenje) in kenozoik (moderno življenje).
Pododdelki obdobij so bili na splošno poimenovani po lokacijah, kjer so našli fosile iz tega obdobja. Na primer, devonsko obdobje je poimenovano po Devonshiru v jugozahodni Angliji, permsko pa po permskem kraljestvu v Rusiji. Ena izjema, obdobje krede, izhaja iz latinske besede creta, kar pomeni ‘kreda’. To je zato, ker so bili povezani fosili odkriti v pečinah krede na obali Anglije. Obdobja geološke časovne lestvice imajo za svoja imena več razlogov.
Epohe v geološki časovni lestvici imajo posebna imena le za kenozojsko dobo, najnovejšo. V pleistocenski dobi, ki je dobila ime po grških besedah, ki pomenijo ‘najbolj’ in ‘najnovejši’, 90 % odkritih fosilov predstavlja vrste, ki še danes živijo. Pred tem je bila eocenska doba, od katere je živih le 1% – 5% vrst. Od vseh vrst, ki so kdaj živele na zemlji, trenutno živeče predstavljajo le majhen odstotek.
Zahvaljujoč radioaktivnemu datiranju lahko znanstveniki zdaj z izjemno natančnostjo identificirajo starost fosilov, pri čemer vsak fosil dokončno povežejo z njegovim specifičnim obdobjem ali epoho v geološki časovni lestvici. To nam pomaga izslediti ostanke evolucijskega drevesa, ko se je razvejalo v milijardah smereh.