在古代，岩石和矿物统称为“石”。最早有关矿物岩石性状的记载是中国的《山海经》和古希腊泰奥弗拉斯托斯的《石头论》。古希腊哲学家泰勒斯的“一切都来自于水，又复归于水”论断，可以看作关于沉积岩思想的萌芽。
18世纪后半叶至19世纪初，德国地质学家维尔纳为首的弗莱堡学派倡导水成说，认为所有岩石都是浑沌水的沉淀物。最早沉积花岗岩和片麻岩，其次为片岩、大理岩等，后期为页岩、砂岩、砾岩等。英国自然科学家赫顿于1788年提出了火成说，认为在地下热的影响下，形成的熔融物可经火山活动形成火山岩，或在深部结晶形成花岗质岩石。
两派各以自己的观点排除对方，把所有的岩石基本看成是同一成因。1830年英国自然科学家莱伊尔提出岩石的成因分类，分为水成岩类、火山岩类、深成岩类和变质岩类，深成岩类包括花岗岩和片麻岩类。从“水火之争”到莱伊尔以多种成因观点代替单一成因观点的岩石分类，是岩石学孕育阶段的主要标志。
现代岩石学形成于19世纪中期至20世纪50年代。在这一阶段，野外地质调查和区域性地质制图有了较大的发展，使得历史对比法在岩石学的各个领域都得到广泛的应用，确定了各类岩石组合与其形成地质环境的联系，加深了对岩石成因的了解。
现代的显微岩石学，是英国地质学家索比把偏光显微镜运用于砂岩、石灰岩和粘板岩的观察而开始的。德国齐克尔在1866年《描述岩石学教科书》，对岩石的许多亚类作详细阐述。齐克尔1873年出版的《矿物和岩石在显微镜下特征》和罗森布施的《岩相学主要矿物在显微镜下结构》，奠定了显微岩石学的基础。
19世纪末至20世纪早期，是岩石化学的形成时期。美国的克拉克和德国的奥桑都是这方面的创始人。克拉克与华盛顿等人合作研究从地表至十英里深处物质平均成分，发表了《火成岩平均成分》、《地壳成分》等重要著作，创造了CIPW岩石化学计算法；挪威岩石学家福格特用矿渣作材料进行高温熔融实验，说明硅酸盐中的共熔关系，确定矿物的结晶顺序并把它运用于天然岩石；美国岩石学家鲍温在1928年发表《火成岩的演化》，提出了钙碱性岩浆中矿物析出的反应系列及其原理，习称“鲍温反应原理”，奠定了岩浆分异作用理论基础。在变质岩岩石学方面，挪威地球化学家戈尔德施密特和芬兰岩石学家埃斯克拉，将物理化学中的相律运用于岩石学，创立了变质相的概念。
第二次世界大战结束以后，特别是50年代以来，通过国际性多学科地学研究活动的开展，板块学说兴起并不断发展，作为地质学科分支的岩石学进入了新的发展时期。
X光及电子显微技术的发展，使岩石、矿物内部结构研究进入微区领域；微量分析技术如光谱、X光荧光分析等的发展，使稀土和微量元素定量成为可能，为某些成岩作用的过程的研究提供了定量依据；质谱分析可以测定岩石和矿物中同位素组成，不仅提供了有关成岩作用的时间信息，对示踪岩浆演化、岩浆起源、岩石变质等原岩及其形成过程也都提供重要信息；高温高压实验，能测定的压力达到数百亿帕，约合深度600公里以下，可以模拟上地幔某些岩石的形成。
上述新技术、新方法的应用为地壳早期岩石，洋底和深部地幔岩石的研究，积累了大量资料，推动了现代岩石学理论的完善化。地震研究使过去的一元或二元原始岩浆论，已转变为受大地构造环境控制而形成的多元岩浆的观点，洋中脊、裂谷带、活动大陆边缘和陆内环境都有不同的岩浆组合。
关于岩浆演化除了岩浆分异作用、岩浆同化作用之外，岩浆混合的观点，也日益受到重视。板块构造理论对沉积岩岩石学也有显著影响，现代沉积岩石学理论认为：大型沉积盆地和它们的沉积中心与板块运动有关，板块的相互作用和板块构造环境是沉积盆地演化和各种沉积相形成分布的关键。
用现代沉积作用和水动力学环境的实验模拟资料来解决古沉积环境问题，是沉积岩石学研究的生长点。变质相和变质相系的研究初步奠定了变质作用和大地构造的联系，而地幔与地壳的相互作用而产生的热流是区域变质的根本原因。80年代以来变质作用的温度-压力-时间轨迹的研究揭示了变质作用历史与地壳构造演化之间的关系。
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