علم طبقات الأرض أو الجيولوجيا (بالإنجليزية: Geology)‏ هو فرع من فروع علوم الأرض مختصة بدراسة بينية الأرض الصلبة، والصخور التي تتكون منها، والعمليات التي تحدث عليها مع مرور الزمن. ومن الممكن أن يشير علم طبقات الأرض أيضاً إلى دراسة ميزات الأرض الصلبة لأي كوكب أرضي (مثل المريخ أو القمر). يصف علم طبقات الأرض بنية ما تحت سطح الأرض، والعمليات التي شكلت تلك البنية. كما يوفر علم طبقات الأرض الأدوات اللازمة لتحديد الأعمار النسبية والمطلقة للصخور الموجودة في موقع معين، وكذلك لوصف تاريخ تلك الصخور. ومن خلال الجمع بين هذه الأدوات، يستطيع علماء علم طبقات الأرض تأريخ التاريخ الجيولوجي لكل لأرض، وتحديد عمرها. ويوفر علم طبقات الأرض الدليل الأساسي للصفائح التكتونية، والتاريخ التطوري للأرض، والمناخات الماضية للأرض.