Em 1669 Nicolaus Steno fez a primeira afirmação clara de que os estratos (rochas estratificadas) mostram alterações sequenciais, ou seja, que as rochas têm histórias. A partir do seu trabalho nas montanhas da Itália ocidental, Steno percebeu que o princípio da sobreposição em rochas estratificadas (em camadas) era a chave para ligar o tempo às rochas. Em suma, cada camada de rocha sedimentar (também chamada de “cama”) é mais velha do que a de cima e mais nova do que a de baixo. A regra aparentemente simples da sobreposição de Steno tornou-se o princípio mais básico da datação relativa. Steno desenvolveu originalmente o seu raciocínio a partir de observações de rochas sedimentares, mas o princípio aplica-se também a outros materiais depositados à superfície, tais como fluxos de lava e leitos de cinzas de erupções vulcânicas.
Além disso, Steno percebeu a importância de outro princípio, a horizontalidade original, nomeadamente que os estratos são sempre inicialmente depositados em posições quase horizontais. Assim, uma camada rochosa que é dobrada ou inclinada num ângulo íngreme deve ter sido movida para essa posição por perturbações da crosta (ou seja, construção na montanha, falhas, ou tectónica de placas) algum tempo após a sua deposição.