Rytina z monografie Williama Smithe o identifikaci vrstev na základě zkamenělin
Stratigrafie, obor geologie, studuje vrstvy hornin a vrstvení (stratifikace). Používá se především při studiu sedimentárních a vrstvených vulkanických hornin.
Stratigrafie zahrnuje dvě příbuzná podpole: litologickou nebo lithostratigrafii a biologickou stratigrafii nebo biostratigrafii.
Lithostratigrafie, neboli litologická stratigrafie, je nejzřetelnější. Zabývá se fyzikální litologickou, neboli horninovým typem, změnou jak vertikálně ve vrstvení nebo uložení různého horninového typu, tak laterálně odrážející měnící se prostředí depozice, známé jako facies change. Klíčové prvky stratigrafie zahrnují pochopení toho, jak vznikají určité geometrické vztahy mezi horninovými vrstvami a co tyto geometrie znamenají z hlediska depozičního prostředí. Jeden ze základních pojmů stratigrafie je kodifikován v Zákoně superpozice, který jednoduše uvádí, že v nedeformované stratigrafické posloupnosti dochází k nejstarším vrstvám na základně posloupnosti.
Cyklostratigrafie dokumentuje často cyklické změny v relativních poměrech minerálů, zejména uhličitanů, a fosilní rozmanitost s časem, související se změnami v palaeoklimatech.
Biostratigrafie nebo paleontologická stratigrafie je založena na fosilních důkazech ve vrstvách hornin. Straty z rozšířených lokalit, které obsahují stejnou fosilní faunu a flóru, jsou korelovatelné v čase. Biologická stratigrafie byla založena na principu faunální posloupnosti Williama Smithe, který předcházel a byl jedním z prvních a nejsilnějších důkazů pro biologickou evoluci. Poskytuje silný důkaz pro vznik (speciaci) druhů a jejich vyhynutí. Geologická časová škála byla vyvinuta v průběhu 19. století na základě důkazů biologické stratigrafie a faunální posloupnosti. Tato časová škála zůstala relativním měřítkem až do vývoje radiometrického datování, které ji dalo a stratigrafie byla založena na absolutním časovém rámci, což vedlo k vývoji chronostratigrafie.
Důležitým vývojem je Vailova křivka, která se pokouší definovat globální historickou křivku mořské hladiny podle závěrů ze světových stratigrafických vzorců. Stratigrafie se také běžně používá k vymezení povahy a rozsahu hornin ložisek uhlovodíků, těsnění a lapačů v ropné geologii.