I Oldtidens Hellas syslet tenkere med noen grunnleggende geologiske teorier om jordens opprinnelse - Aristoteles så hvor langsomme geologiske endringer var. Hans etterfølger ved Lyceum, filosofen Theofrastos (372-287 f.Kr.), gjorde seg mest bemerket med sitt arbeid («Om steiner»), som forble det klassiske læreverket helt til Opplysningstiden. Han beskrev mange mineraler, ertser, ulike typer marmor og kalkstein, og forsøkte å gruppere mineraler utfra hardhet. I romertiden lagde Plinius den eldre en oversikt over mange mineraler og metaller og beskrev rav som et fossil fra furutrær. Han var også inne på krystallografi ved å oppdage den oktaedriske strukturen i diamanter. Abu Rayhan Biruni (973-1048 e. Kr.) var en av de tidligste muslimske geologer, og ga de første beskrivelsene av de geologiske forholdene i India. I Kina formulerte renessansemannen Shen Kuo (1031-1095) en hypotese om landdannelse eller geomorfologi: Etter observasjon av fossile skjeletter i et geologisk stratum i et fjell flere hundre mil fra havet, antydet han at landet var dannet ved landheving, erosjon og avsetning (sedimentasjon) av silt fra elver. Han fant marine fossiler funnet i Taihangfjellene som ligger flere hundre mil fra Stillehavet, og fossilt bambus i et tørt og ugjestmildt område i Shaanxi som satte han på tanken om klimaendring.