进入20世纪以来，社会和工业的发展，使得石油地质学、水文地质学和工程地质学陆续形成独立的分支学科。在地质学各基础学科稳步发展的同时，由于各分支学科的相互渗透，数学、物理、化学等基础科学与地质学的结合，新技术方法的采用，导致了一系列边缘学科的出现。
地震波的研究揭示了固体地球的圈层构造以及洋壳与陆壳结构的区别。高温高压岩石实验研究，为人们认识地壳深处地质过程提供了较为可靠的依据。所有这些都促进了地质学研究从定性到定量的过渡，并向微观和宏观两个方向发展。
20世纪60年代初，美国的赫斯、迪茨提出的海底扩展理论较好地说明了漂移的机制。加拿大的威尔逊提出转换断层学说，并创用“板块”一词。60年代中期美国的摩根、法国的勒比雄等提出板块构造说，用以说明全球构造运动的基本理论，它标志着新地球观的形成，使现代地质学研究进入一个新阶段。
◆新地地球构造理论——板块学说
1967～1969年间，美国人摩根、法国人勒比雄和英国人麦肯齐提出了板块构造说。该学说认为，板块彼此间作相对运动，当两个板块相撞挤压时，如果两个都是大陆板块，双方前缘被提起，形成崇山峻岭；如果一个是海洋板块，一个是大陆板块，海洋板块将俯冲到大陆板块之下，于是形成海沟；而当两个板块发生错位时，便形成了水平大断裂，地震和火山的爆发正是板块之间相对运动的结果。随着地球的演化，有的板块会合并，有的会分裂。
板块构造学说能够较好地解释许多地质现象，同时为地震的预报、寻找矿藏等提供了重要依据。因此它一问世，就得到了许多地质学家的支持。由于板块学说把大陆和大洋放在同一系统下去考察，发展到全球规模，因此，这一学说又被称为“新全球构造理论”。
◆大陆漂移说新解释
1961年12月31日，美国地质学家，普林斯顿大学的哈里·赫斯建立了革命性的、新的大陆漂移理论。他提出，大陆之所以移动，是因为大陆漂浮在由较重岩石组成的板块上。这些重岩石又构成了地壳。他的这一理论是建立在充分研究基础上的。研究表明，地球内部的炽热岩石不断隆起，并在大洋中心不断扩展。
大陆漂移说最早是由德国人魏格纳于1912年提出来的，但并没有被地质学家们接受，因为对为什么使大陆漂移未能作出解释。而赫斯的这一新解释，有可能会说服一部分地质学家。
◆断块构造说
断块构造说是一种阐述地球岩石圈断块结构及其运动的假说，1958年由我国地质学家张文佑提出。用地质力学分析和地质历史分析相结合的方法，研究形成与形变以及断裂的力学机制及其与褶皱的伴生关系等，并侧重研究断块结构。认为岩石圈被断裂分割成大小不等、深浅不一、厚薄不同和发展历史不同的断块，由此构成岩石圈的多层、多级和多期发展的断块构造。
◆地洼学说
地洼学说是1956年由我国地质学家陈国达提出的一种大地构造学说。主要内容包括：(1)阐明一种新的大地构造单元，即活化区或地洼区；(2)提出地壳动“定”转化递进说；(3)提出地洼(递进)成矿理论。
◆波浪状镶嵌构造说
波浪状镶嵌构造说是由我国地质学家张伯声于1962年提出的一种阐明地壳的统一构造格局和地壳运动规律的假说。认为地壳由不同等级的构造带或结构面分割为一级套一级的块体，这些块体又为其问的构造带或结构面所联结，这种现象称“镶嵌”。在同一地应力场的作用下，定向排列的构造带和夹在其间的地块相问分布，在构造地貌上显示波状起伏，形成地壳波浪。不同方向的地壳波浪交织成网，规定着镶嵌在网目中的地块的形状和排列方式。上述地壳构造格局即为波浪状镶嵌构造。
◆地质力学
地质力学是我国地质学家李四光创立的一门力学与地质学相结合的边缘学科。他从地质构造现象出发，分析地应力分布状况和岩石力学性质，探索力的作用，进而探讨地壳运动方式，以揭示地壳运动的规律和起源，在研究地壳运动问题时意义重大。
◆丰富的海洋资源
海洋资源是海洋动力、化学、生物和矿产等资源的总称。海洋生物与人类关系密切，在环境保护和为人类提供食物方面有着重要作用。海洋化学资源包括从海水中提取淡水和各种化学元素，海底沉积物矿产(如锰结的矿产资源(如海底石油、天然气和煤等)。海洋水体还存在着丰富的动力能源，如利用潮汐、波浪、海流、温差发电等。
◆海洋资源开发利用
海洋开发利用是指人类对海洋资源的开发和海洋空间的利用。从20世纪70年代起，海洋科学已发展到开发利用海洋的阶段。主要有：对海洋生物的开发利用；海水淡化；从海水中提取氯、钠、镁、硫及盐等化学资源；深海锰结核的试采；海底油气田的开发；利用海洋潮汐、波浪、海流、温差等动力资源发电；新型的海洋空间利用形式，如海上城市、机场、贮油装置、工厂、隧道、海底铺设电缆、海底军事基地等。
海洋占整个地球表面积的71%，蕴藏着无比丰富的资源。据统计，地球上生物资源的80%在海洋里，海洋中约有18万种动物，2万种植物，总计约有1350亿吨之多。在不破坏生态平衡的情况下，海洋每年可提供约30亿吨高蛋白的水产品，至少可供300亿人口食用。海洋中有陆地上所有的各种矿产资源，其储量十分可观。
目前海洋开发产业中最为引人注目的是海底石油开发，海底石油可供开采的储量估计有1300多亿吨。1960年从事海上石油勘探的国家只有20个，现在已增加到100多个。勘探活动遍及南极洲以外的所有大陆架，钻井水深从1965年的190多米发展到目前的2000多米。1975年，世界海底石油和天然气的产值为550亿美元左右，1980年世界海洋石油年产值已达2000亿美元左右，仅隔5年便翻了近两番。海洋石油开发已成为当前及未来一个极其重要的产业。
海洋水产资源
海洋水产资源又称“海洋生物资源”或“海洋渔业资源”。海洋中蕴藏的有经济价值的生物群体，包括各种鱼、贝、虾、蟹、海参、海兽、海藻等。据估计海洋中每年可供利用的水产资源约2亿吨，目前被人类利用的不到1亿吨。
海水——“液体矿”
海水中也有丰富宝藏，人们在陆地上发现的100多种元素，其中约80种已在海水中找到。据计算，每立方公里海水约含3750万吨固体物质，其中含食盐约3000万吨，镁约450万吨，其余的是钾、钙、溴、碘等，其价值可达10亿美元。因此，海水可以称作是“液体矿”。
海水淡化
海水淡化是除去海水中的盐分以获得淡水的工艺过程，又称海水脱盐。它的方法有两类：(1)从海水中取水，是采用蒸馏法、反渗透法、水合物法、溶剂萃取法和冰冻法。(2)除去海水中的盐分，是采用电渗析法、离子交换法和压渗法。
海水增养殖业
海水增养殖业也是当前海洋开发利用的一个重要方面。按照增养殖的品种分类，有鱼类增养殖、贝类增养殖和藻类增养殖，其中鱼类增养殖比重最大。世界海水养殖产量1965年只有38万吨，1974年增长到88万吨。1981年，仅日本一国的海水养殖年产量就达95万多吨，足见其发展速度之快。
最大的海底金属资源——锰结核
分布于世界各大洋3000～6000米水深的海洋底表层的锰结核，估计储量达3万亿吨，被称为世界上最大的金属资源。按目前世界年消耗量估算，这些储量可供全世界使用上千年至数万年。海底中的矿床“重金属泥”是由海洋中脊裂缝中喷出的高温熔岩，它含有金、银、铜、锌等几十种稀贵金属，而且金银等金属品位非常高，所以有“海底金银宝库”之称。