Nel 1669 Nicolaus Steno fece la prima chiara dichiarazione che gli strati (rocce stratificate) mostrano cambiamenti sequenziali, cioè che le rocce hanno una storia. Dal suo lavoro nelle montagne dell’Italia occidentale, Steno si rese conto che il principio di sovrapposizione nelle rocce stratificate (stratificate) era la chiave per collegare il tempo alle rocce. In breve, ogni strato di roccia sedimentaria (chiamato anche “letto”) è più vecchio di quello sopra di esso e più giovane di quello sotto di esso. L’apparentemente semplice regola della sovrapposizione di Steno è diventata il principio di base della datazione relativa. Steno ha originariamente sviluppato il suo ragionamento a partire dalle osservazioni delle rocce sedimentarie, ma il principio si applica anche ad altri materiali depositati in superficie come le colate di lava e i letti di cenere delle eruzioni vulcaniche.
Inoltre, Steno si rese conto dell’importanza di un altro principio, l’orizzontalità originaria, cioè che gli strati sono sempre inizialmente depositati in posizioni quasi orizzontali. Così, uno strato di roccia che è piegato o inclinato ad un angolo ripido deve essere stato spostato in quella posizione da perturbazioni della crosta (cioè, costruzione di montagne, faglie o tettonica a placche) qualche tempo dopo la sua deposizione.