زمین‌شناسی به شاخه‌های زیر تقسیم می‌شود:
- سنگ‌شناسی: که به مطالعهٔ سنگ‌ها و منشأ آنها می‌پردازد
- چینه‌شناسی: مطالعهٔ تاریخ زمین
- دیرین‌شناسی: مطالعهٔ زندگی گذشته
- کانی‌شناسی: مطالعهٔ کانی‌ها و منشأ آنها
- زمین‌شناسی فیزیکی: که فرایندهای بیرونی و درونیِ زمین و اثرات آنها در ایجاد شکل‌ها و ساختمانهای زمین را مطالعه می‌کند
- زمین‌شناسی اقتصادی: که منابع معدنی زمین را مورد مطالعه و بررسی قرار می‌دهد
- زمین‌شناسی ژئوفیزیکی: مطالعهٔ زمین‌لرزه‌ها و منشأ و چگونگی پیدایش و رفتار آنها
- زمین‌شناسی زیست‌محیطی و زمین‌پزشکی: مطالعهٔ محیط زیست و تأثیرات انواع آلودگی زمین‌زاد و انسان‌زاد بر آن. این شاخه‌ها خود نیز به زیرشاخه‌هایی تقسیم می‌شود
- زمین‌شناسی نفت: به بررسی تولید و چگونگی تشکیل هیدرات‌های کربن (نفت و گاز) می‌پردازد و همچنین نحوهٔ بهینه و اقتصادی استخراج آنها از اعماق لایه‌های زمین با استفاده از دستگاه‌های حفاری.
- زمین‌شناسی ساختمانی: بخشی از زمین‌شناسی است که در مورد توزیع سه‌بعدی سنگهای تشکیل دهنده پوسته زمین و تاریخچه تغییرشکل آنها بحث می‌کند. این علم همچنین در رابـ ـطه با تغییر و دگرریختی سنگ‌ها طی فرایندهای فشارشی و کششی بحث می‌کند. زمین‌شناسی ساختاری عمدتاً دربارهٔ شکل هندسی و مشخصات ظاهری ساختمانهای مختلف زمین (گسل، چین خوردگی و …) صحبت می‌کند.
- زمین‌شناسی مهندسی: این علم با بکار گیری اصول زمین‌شناسی مانند مطالعه ترکیب کانی شناسی، بافت و وضعیت هوازدگی سنگ و خاک، شناخت تاریخچه زمین‌شناسی محیط تشکیل آنها و با درک فرایندها و ساختارهای تکتونیکی و شناخت خطرات زمین‌شناسی بهمراه اندازه‌گیری خصوصیات فیزیکی و مکانیکی خاک و سنگ و تجزیه و تحلیل آنها بخشی از نیاز طراحان را برطرف می‌نماید.
