在地质学发展的历史上，曾经出现过三次著名的争论。第一次是以赫顿为代表的火成论与维尔纳为代表的水成论之间的争论；第二次是以居维叶为代表的灾变论与以赖尔为代表的渐变论之间的争论；第三次则是发生在20世纪的地壳构造的固定论与活动论之间的争论。第三次争论以活动论最后取得胜利而告终，被认为完成了地学领域的一次伟大的革命。
近代欧洲人研究了岩石的成因。在这方面产生了两种主要的观点：水成论和火成论。
1893年，美国人威廉斯（1847—1918）提出了地质年代学的概念，企图按地质构造来确定地壳岩层的年龄。但这方面的认真研究是20世纪才开始的。由于放射性元素有一个固定的半衰期，在半衰期内核数目会减少到原有数目的一半。所以，研究地壳岩石中元素的各种稳定和不稳定同位素的丰度和它们之间比值的变化，便可以确定矿物、岩石的地质年龄。但一般来说，人们普遍认为地球表面的大陆是静止的，没有运动。近代的地质科学还没有关于大陆运动的思想。
1912年1月，德国人魏格纳（1880—1930）在马尔堡科学协进会作了题为《大陆的水平位移》的演讲，提出了关于大陆漂移的假说。1915年，魏格纳利用服兵役的病假期写成了《海陆的起源》一书，从地球物理学、地质学、古生物学和生物学、古气候学、大地测量学等5个方面详细论述了他的大陆漂移说。这是第一个关于大陆运动的系统学说。魏格纳认为，全世界的所有大陆原来是一个被整海（泛大洋）包围着的整陆（泛大陆），由于潮汐和地球自转的作用，巨大的大陆岩体分裂成几块，慢慢分开，漂浮在玄武岩底的海洋上，向各个方向移动，经过几亿年的时间，这些移动形成了世界各大洋大洲今日的面貌。
1928年，英国人霍尔姆斯提出了著名的地幔对流说。霍尔姆斯认为，地壳下的地幔物质可以发生热对流，上升的地幔流遇到大陆屏障后，会向两边流去，产生的引张力将陆块扯裂，然后使之漂移，在陆面上形成裂谷；两股相向流动的地幔汇合起来向下流动时，挤压力和拉力造成了地槽和海渊。霍尔姆斯把地幔作为大陆漂移的传送带，从而较好地解决了大陆漂移的驱动力问题。当然，霍尔姆斯的说法也仍然是一种假说，当时的大陆地质学和海洋地质学都还不能提供地幔对流的足够证据。
1960年是海洋地质学上有纪念意义的一年。这一年，瑞士人J。皮卡德和一位美国人乘坐奥古斯特·皮卡德（1884—1962）发明的“的里雅斯特”号深潜器，下潜到1万多米深的马里亚那海沟底部，使人类探测到了海洋的最深处。另外，美国普林斯顿大学的赫斯（1906—1969）在这一年提出了海底扩张说。赫斯认为，洋中脊是洋壳生成的地方，地幔对流环将地幔物质从这里挤出，形成新的洋底；对流环分离时携带新洋底背离洋脊运动，在海沟处重新返回地幔深部；陆块边界若与下降的对流环为邻，便会发生强烈的变形；另外，海底平顶山原是洋脊处的火山岛，后来被侵蚀作用削平，由于随洋底运动，逐渐离开洋脊，淹没在海洋中。1962年，赫斯以《海洋盆地的历史》为题正式发表了他的上述观点。
在大陆漂移、地幔对流、海底扩张等学说及古地磁学、地震学研究资料的基础上，英国剑桥大学的麦肯齐、R。L。帕克尔，美国普林斯顿大学的摩根、哈得逊、河畔拉蒙特地质研究所的法国人勒比雄等人在1967年—1968年间提出了板块构造理论。勒比雄在他的文章中将地球的岩石圈划分为欧亚、非洲、澳洲、南极洲、美洲、太平洋六大板块，详细讨论了它们的运动。摩根的论文还讨论了地幔物质在洋脊热点处涌出的情况。板块构造理论认为地壳板块是地幔软流圈上的刚性块体，板块的边界处是构造运动最活跃的地方，在这里存在着3种边界应力：由于两个板块相对运动而产生的挤压力（如造山带的隆起、海沟处一个板块俯冲到另一个下面时）；两个板块背离运动时的引张力（如东非裂谷和海底全球大裂谷的形成）；两个板块相互滑过时的剪切力（如转换断层的形成）。总之，板块之间的相对运动被视为全球地壳构造运动的基本原因。这样一个全新的地壳运动理论的诞生，表明了人类对脚下的大地和海底的构造运动规律有了超越日常经验的理论认识。在某种意义上，这是人类地球观的一次革命，它可以同哥白尼革命相媲美。
