지층의 분포·산출상태·암질(岩質)·함유화석·순서·상호관계 등을 종합적으로 연구해 생성연대의 신구(新舊)를 기준으로 지층을 구분·대비하는 지질학의 한 분야. 층서학은 200여 년 전 유럽에서 지층을 생성시대순으로 나누기 시작한 데서 출발했으며, W.스미스에 의한 지층 누중의 법칙을 기본으로 해서 오늘날 사용되는 지질연대 구분의 대강이 19세기말까지 층서학적 방법에 따라 확립되었다.

층서학의 주된 연구대상은 퇴적암이며, 화산회·용암·광역변성암 등 층상의 암석들도 포함한다.

층서학의 기본법칙인 지층 누중의 법칙은, 퇴적된 지층은 하위의 것보다 상위의 것이 새롭다는 것을 뜻한다.

그러나 오래된 지층에서는 역전된 층도 있기 때문에 현재 겉으로 드러나 있는 상위가 반드시 퇴적시의 상위라고는 할 수 없다.

따라서 퇴적구조를 관찰·연구해 지층이 퇴적된 순서, 즉 층서를 밝히고 지층이 어떤 암질로 이루어져 있는지 알 필요가 있다.

특히 지질구조가 복잡한 지역에서는 구조지질학적 방법으로 층서를 밝혀내기도 한다.

층서학은 지하자원 개발에도 실질적으로 이용되고 있다.