从18世纪下半叶到19世纪上半叶，工业革命促进了生产的发展和科学技术的进步。在启蒙思想影响下，欧洲的科学考察和旅行探险活动开始盛行。地学研究转变为以野外观察分析为主，地壳成为直接观察研究的对象。
具有近代意义的“地质学”一词是由瑞士学者德吕克于1793年提出的。他认为，首要的是把地质学从博物学中分出来，地质学要把地球所呈现的现象与其原因结合起来研究。
◆地质学之父——莱伊尔
莱伊尔(1797～1875)出生于英国。在当时，地质学家还没有形成一门独立的学科。直到莱伊尔于1830年写作的《地质学原理》一书出版以后，地质学才成为一门真正科学。
莱伊尔年轻时，地球上的许多现象就使他感到新奇。有时他找到嵌在岩石里的植物和动物的化石，便急于知道这些化石是怎样形成的，年代有多久了？他还想搞清楚，是什么力量使地球的表面如此起伏不平。当时，已经有了一种传统说法，说是在很早的某个时候，一次地壳大隆起或大地震扭动了地球，形成了所有这些山峰、峡谷和火山口。对这种使多数人深信不疑的解释，莱伊尔并不相信。他在赫顿火成说和自已多年研究的基础上，写出了《地质学原理》，提出了自己的观点和理论。他认为，地球始终处于持续不断变化的状态之中，山峰、峡谷和河流，是几千年甚至几百万年的缓慢、自然地变化造成的。莱伊尔还认为，地壳上升或下降，是地球的内力和外力两种自然力作用的结果，岩石的结构差别是在长期的历史中形成的。
尽管莱伊尔的理论并不完善，但他的理论毕竟在真理的大道上大大向前迈进了一步，使地质学作为一门科学屹立于世界各种新型学科之中，给整个人类的科学事业增添了新的光彩。
◆地质考察和旅行的兴起
人们对自然界的探索和研究，需要进行实地考察。欧洲的地学野外考察开始于18世纪下半叶。这是地质研究方法的一大进步。这一时期，著名的地质旅行家有法国的盖塔尔和德马雷、英国的米切尔、瑞士的索叙尔、德国的莱曼和帕拉斯等。盖塔尔对火山地质、矿物分布以及化石、地形的研究做出了重要贡献。
◆水成论与火成论之争
关于岩石以及岩层成因的水成论和火成论的论战是18世纪后期到19世纪初期的重要事件，在地质学发展史上影响深远。
德国的维尔纳是水成论的主要代表。他的《岩层的简明分类和描述》是水成论观点的代表作。他提出结晶岩，如花岗岩，是原始大洋化学沉淀结晶产物，玄武岩也是沉积形成的。原始大洋退却后，即形成灰岩，同时生物开始出现。火山喷发是地下煤层燃烧所致。
英国的赫顿是火成论的代表。他1795年发表了经典著作《地球的理论，证据和说明》。赫顿认为结晶岩是地下深处熔融物质上升到地表结晶后形成的。层状岩石是海底沉积物受上部压力和地心热力作用，固结成岩后抬升，形成陆地。
◆水成学派的创始人——维尔纳
维尔纳(1749～1817)是德国地质学家、矿物学家，水成学派的创始人。1775年受聘为弗赖堡矿业学院采矿和矿物学讲师。他在这里从事教学四十余年，创立了水成学派。
维尔纳认为地球表面全部都曾经历过一次海水的淹没，海水水平面至少达到与今日最高的山岳顶峰相等的高程。今日陆地上的各种岩石，都由这次海水的化学沉淀作用和碎屑堆积形成。维尔纳认为是水分不断向空中消失，海水总体积的减少导致了海水的消退。他否认岩石的火成作用，认为玄武岩是由水溶液沉淀生成，而火山的喷发是地壳内部煤层燃烧的结果。
◆火成学派的创始人——赫顿
赫顿(1726～1797)是英国地质学家，火成学派的创始人。他从1768年后开始专门从事地质学研究。
1788年，赫顿在爱丁堡皇家学会学报上发表了《地球的理论》一文，反对水成论观点，认为火和水两者都对地壳的地层系统的形成起了重要作用。导致了火成论者和水成论者在爱丁堡的大论战。为了进一步充实《地球的理论》，回答水成论者的反对意见，以后他多次到苏格兰、英格兰和阿尔卑斯山进行考察，在1795年发表了《地球的理论及其证据和解说》一文，进一步充实了自己的论点。它的内容又由自然哲学家J·普莱费尔写成《赫顿理论的解说》进行传播，奠定了现代地质学的基础。