（一）地层学
地层学是地质学的一个基础学科，主要研究地层层序的建立及其相互间时间关系的确定，即地层系统的建立和地层的划分与对比。我国地层学研究在太古宙、元古宙年代测定和地层格架建立，古生代、中生代和新生代的地层建阶研究以及一些重要的地层界线和全球界线层型剖面和点位的确定方面都取得了重要进展和突破（姚建新等，2014）。这些成就包括通过同位素年代地层学研究，发现了保存最古老的太古宙38亿年前的岩石，对中国中-新元古代地层柱的年代地层做了重新标记，使中国中-新元古代地层格架发生重要改变；通过中国主要断代地层建阶研究，“中国地层表”102个阶中的59个阶得到了深入研究，建立了中国的地层划分标准；10个全球界线层型剖面和点位被确定在中国，使中国成为目前拥有“金钉子”最多的国家。编纂出版了《中国地层典·总论》、《中国主要断代地层建阶研究报告（2001～2005）》、《中国各地质时代地层划分与对比》、《中国“金钉子”——全球标准层型剖面和点位研究》等专著。这些研究成果在国际上产生了极大影响，提高了我国在国际地层学界的地位。
（二）古生物学
古生物学作为生命科学和地球科学的交叉科学，既是生命科学中唯一具有历史科学性质的一个独特分支，又是地球科学的一个分支。它既研究生命起源、发展历史，生物宏观进化模型、节奏与作用机制等，又研究保存在地层中的生物遗体、遗迹、化石，用以确定地层的顺序、时代，了解地壳发展的历史，推断地质史上水陆分布、气候变迁和沉积矿产形成与分布的规律。
中国的古生物学家开展了大量的野外地质调查和室内研究工作，积累了丰富的化石和地层资料，也取得了丰硕的研究成果，获得了全球瞩目的重要进展，如澄江动物群、热河生物群以及古生代多个“金钉子”剖面在中国的确立等（樊隽轩等，2011），2002年，辽西早白垩世地层中发现的中华神州鸟，有力地支持了鸟类“陆地奔跑”飞行起源说（季强，2002）；2004年，在河北丰宁龙凤山晚中生代的地层中首次发现了世界上最原始的鸟类化石——华美金凤鸟（季强等，2005）；最古老的胚盘类哺乳动物，将现有记录提前了约5000多万年（李晓明，2006）。在计算机和大数据迅速发展的背景下，古生物学研究也逐渐趋向于定量化，建设了古生物学和地层学数字化科研平台，并于2007年整合多种相关数据资源，集成了古生物分类数据、剖面地理信息数据、岩石地层数据、化石产出数据、生物地层数据、文献数据等多项数据资源，同时还结合科学研究和生产应用的需求开发了地理信息可视化和地层信息可视化功能，以及初步的多样性分析和定量地层对比功能（樊隽轩等，2011）。这一数字化科研平台已初步成为古生物学和地层学定性和定量分析的国际化、网络化的科研辅助平台。
（三）构造地质学
构造地质学是地质学分支学科之一，主要研究组成岩石圈的各种地质体的构造现象、组合形式及其形成和发育规律。近年来，我国构造地质学研究领域主要集中在区域构造地质研究、岩石与地质体形变研究、高温压矿物学、高温压条件下流变机理研究以及岩石圈地幔动力学与壳幔物质循环研究、大陆构造研究、青藏高原的相关构造研究等方面（贾承造等，2014）。区域构造地质研究与定年技术的结合，极大地丰富了古板块重建、古碰撞造山事件和旋回、盆地物源分析、构造地貌演化等研究内容；与三维反射地震技术的结合，可研究裂谷体系中的大型基底断裂，正断裂、逆冲断裂、扭性断裂系统以及盆地尺度构造层序的演化过程；与GPS测量技术的结合，促使现代区域构造研究从过去定性为主、少量点线地面地质观察为主的研究走向全空间、长期、实时的定量化描述和建模，中国学者在这方面取得了一系列成果。在岩石与地质体形变研究方面，随着构造建模技术的发展和三维地震数据与地面雷达技术的应用，国内结合三维地震构造解释的数值建模和构造恢复在逐步开展。在高温压矿物学、高温压条件下流变机理研究方面，我国也取得了相应的研究成果。此外，近年来，在华北克拉通破坏、华南大地构造及演变、中亚造山过程与燕辽构造带、青藏高原隆升与构造-岩浆作用及成矿效应、中央造山带与大陆深俯冲、盆山耦合与油气开发、构造成矿与矿产资源、活动构造、地震与自然灾害等方面取得了巨大进展。