La formazione geologica è costituita da una serie di strati sovrapposti deposti in un ambiente omogeneo, sono coevi e presentano tra loro analogie litologiche ben distinte da altri corpi rocciosi con cui è in contatto ed è cartografabile. Generalmente prende il nome dalla località in cui è stata studiata la prima volta (es. arenarie di Val Gardena), dal tipo di roccia prevalente o dal contenuto in fossili.
L'unità più piccola di una serie rocciosa è lo strato, separato dagli altri strati mediante superfici di discontinuità.
Una formazione può passare lateralmente a un'altra della stessa età perché formatasi in un ambiente diverso, cioè in una differente facies: si ha la eteropia di facies, conseguenza di diverse condizioni paleogegrafiche, di formazioni di scogliera o formazioni vulcaniche.
A volte può risultare difficile riconoscere la stessa formazione geologica quando si trova in località diverse; per questo ci si serve di un livello guida, un sottile strato con una litologia particolare (criterio litostratigrafico) o con un particolare contenuto in fossili che contraddistingue quella formazione (criterio biostratigrafico).
Una successione di più formazioni geologiche sovrapposte forma la serie stratigrafica, caratteristica di ciascuna località, a testimonianza degli eventi geologici in essa avvenuti: due località lontane che presentano la stessa serie stratigrafica hanno subito i medesimi eventi geologici, mentre località vicine con serie stratigrafiche differenti hanno subito vicende geologiche differenti.