Za twórcę współczesnej paleontologii jest uznawany Georges-Louis Leclerc (autor m.in. książki Histoire naturelle, générale et particulière contenant les époques de la nature, 1778). Na przełomie XIX i XX w. Johannes H.F. Umbgrove (autor znanej książki „Tętno Ziemi”) stworzył podstawy geologii dynamicznej, paleontologii i stratygrafii. W tymże czasie opracowano teorie cykli Milankovicia, cykli oceanicznych Fischera, tektoniki płyt Wegenera (zob. wędrówka kontynentów, cykl superkontynentalny) i in. Pojawiła się możliwość stosowania nowych technik pomiarów (np. datowania izotopowego i wiekowej kalibracji tabeli stratygraficznej). Stały się dostępne metody analizy dużych zbiorów danych (zob. statystyka matematyczna, teoria prawdopodobieństwa), umożliwiające opracowywanie modeli ziemskiego klimatu.
W latach 70. XX w. potwierdzono zgodność pośrednich danych, dotyczących klimatu Ziemi w fanerozoiku, z teorią Milankovicia. Równocześnie z potwierdzeniem teorii została potwierdzona użyteczność danych proxy, uzyskiwanych np. w czasie badań rdzeni lodowych, pobieranych m.in. na antarktycznych stacjach Wostok, Concordia, Kohnen (zob. program EPICA) oraz w północnej i centralnej Grenlandii.