เป็นการแสดงเวลาโดยอ้างอิงจากบันทึกทางธรณีวิทยาของโลก โดยการหาอายุตามลำดับเวลาที่ใช้การลำดับชั้นหินตามอายุกาล (กระบวนการหาความสัมพันธ์ระหว่างชั้นหินกับเวลา (relating strata to time) และธรณีกาลวิทยา (geochronology ซึ่งเป็นแขนงในธรณีวิทยาที่มีจุดมุ่งหมายในการกำหนดอายุหิน) ถูกใช้เป็นหลักโดยนักวิทยาศาสตร์โลก (ได้แก่ นักธรณีวิทยา นักบรรพชีวินวิทยา นักธรณีฟิสิกส์ นักธรณีเคมี และ นักภูมิอากาศบรรพกาลวิทยา) เพื่ออธิบายการวัดเวลา และความสัมพันธ์ของเหตุการณ์ในทางธรณีประวัติ โดยมาตราธรณีกาลได้ถูกพัฒนาผ่านการศึกษาชั้นหิน การสังเกต และความสัมพันธ์ของชั้นหินกั บการระบุคุณสมบัติ เช่น วิทยาหิน สมบัติทางแม่เหล็กบรรพกาล ( paleomagnetic) การหาอายุโดย radioactive dating และ ซากดึกดำบรรพ์
คำจำกัดความของหน่วยมาตรฐานสากลของธรณีกาลอยู่ภายใต้ความรับผิดชอบของ คณะกรรมาธิการการลำดับชั้นหินสากล (International Commission on Stratigraphy, ICS) ซึ่งเป็นองค์กรประกอบของ สหพันธ์วิทยาศาสตร์ธรณีวิทยาสากล (International Union of Geological Sciences, IUGS) อันมีวัตถุประสงค์หลัก เพื่อกำหนดหน่วยลำดับชั้นหินตามอายุกาลโลก ในแผนภูมิการลำดับชั้นหินตามอายุกาลสากล (International Chronostratigraphic Chart, ICC) ที่ถูกนำมาใช้ในการแบ่งมาตราธรณีกาล ส่วนการแบ่งย่อยลำดับชั้นหินตามอายุกาลจะถูกใช้เพื่อกำหนดหน่วยทางธรณีกาลวิทยา
การลำดับเวลาธรณี (Geochronometry) เป็นสาขาหนึ่งของธรณีกาลวิทยา ที่คำนวณเวลาทางธรณีกาลออกมาเป็นตัวเลข ประกอบด้วย จุดและส่วนชั้นหินแบบฉบับขอบเขตทั่วโลก (Global Boundary Stratotype Section and Point, GSSP) เป็นจุดอ้างอิงที่ตกลงกันไว้ในระดับสากลในส่วนการลำดับชั้นหิน ซึ่งเป็นตัวกำหนดขอบล่างของหินช่วงอายุในมาตราธรณีกาล (และล่าสุดถูกใช้เพื่อกำหนดฐานของหินยุคด้วย)
การกำหนดอายุลำดับชั้นหินมาตรฐานโลก (Global Standard Stratigraphic Age, GSSA) เป็นจุดอ้างอิงตามลำดับเวลาที่เป็นตัวเลขเท่านั้น ซึ่งใช้ในการกำหนดฐานของหน่วยธรณีกาลวิทยาในช่วงก่อนยุคไครโอเจเนียน (Cryogenian) โดยจุดเหล่านี้ถูกกำหนดขึ้นโดยไม่มีเกณฑ์ในการคัดเลือกตายตัว ใช้ในกรณีที่ยังไม่มีการกำหนด GSSP ที่มี type section และ Type location แน่นอน
การลำดับเวลาธรณี แบ่งออกเป็นหน่วยต่าง ๆ จากช่วงเวลานานสุดแบ่งย่อยเป็นช่วงเวลาที่ลดลงมาดังนี้
บรมยุค (Eon) ช่วงเวลาเป็นพันล้านปีถึงหลายร้อยล้านปี ไม่มี type section และ Type location กำหนดแน่นอน ใช้แบ่งขอบเขตโดยการเปลี่ยนสภาพแวดล้อม ภูมิอากาศโลก เช่น บรมยุค Hadean โลกไม่มีบรรยากาศ ไม่มีสิ่งมีชีวิต อุณหภูมิผิวสูงมาก มีอุกกาบาตตกตลอดเวลา บรมยุค Archean โลกมีสิ่งมีชีวิตเกิดขึ้น บรรยากาศไม่มีออกซิเจน บรมยุค Proterozoic บรรยากาศมีออกซิเจน มีสิ่งมีชีวิตที่ผลิตออกซิเจน มีสิ่งมีชีวิตที่มีอวัยวะซับซ้อน มีหลายเซลล์ บรมยุค Phanerozoic โลกมีสภาพแวดล้อมคล้ายคลึงกับปัจจุบัน
มหายุค (Era) ช่วงเวลา เป็นหลายร้อยล้านปี มักจะแบ่งช่วงเวลาเมื่อเกิดการสูญพันธ์ของสิ่งมีชีวิตจำนวนมากในโลก หรือเกิดการขยายพันธ์ใหม่ขนาดใหญ่ในโลกเช่นมหายุค Cenozoic ไดโนเสา สูญพันธ์ มหายุค Mesozoic เกิดการสูญพันธ์ขนาดใหญ่บนโลก
ยุค (Period) ช่วงเวลาหลาย สิบล้านปี ถึงร้อยล้านปี จัดเป็น Global Boundary Stratotype Section and Point (GSSP) ที่มี type section ชัดเจน Type location ของชุดหินที่แน่นอน มักมีความสัมพันธ์กับการสูญพันธ์ของสิ่งมีชีวิต