På Svalbard finner vi bergarter fra praktisk talt alle geologiske tidsperioder. Få steder trer geologien bedre frem enn på Svalbard hvor vegetasjonen er svært sparsom.

I dag ser Svalbard nærmest ut som et landskap mot slutten av istiden. Det er nakent, vegetasjonen er sparsom og over halvparten av landet er dekket av breer som skyver frem løsmasser. Breelvene vasker med seg stein, grus og leire, og massene legger seg som sletteland i dalene og som delta utover i sjøen. Mangelen på vegetasjon gjør at geologien trer tydelig frem. Dette er en av årsakene til at Svalbard har begeistret geologene helt siden den første norske geologiske ekspedisjonen til Baltazar Mathias Keilhau i 1827. I dag er Svalbard et populært mål for geologer fra hele verden.

Eldste bergarter

De eldste bergartene fra tiden prekambrium (>1.000 - 440 mill. år) utgjør grunnfjellet og består av omdannete sedimentære- og vulkanske bergarter som glimmerskifer, gneiser og smelte-bergarter som granitter. Ved Raudfjorden nord på Spitsbergen er det funnet korn av mineralet zirkon som man mener er 3,2 milliarder år gamle. Fra prekambrium finnes det få fossiler bortsett fra algekolonier (stromatolitter). Mangelen på fossiler skyldes den sterke omdanningen av bergartene fra denne tiden, og at livet var i en tidlig utviklingsfase.

Bevegelse i jordskorpen

For over 400 millioner år siden var jordskorpen i Svalbard-området i bevegelse, og det ble dannet fjellkjeder (den kaledonske fjellkjedefolding) der granitt trengte inn. Granittene utgjør noen av de høyeste fjelltoppene på Svalbard i dag. Senere tiders erosjon har brutt ned mesteparten av denne fjellkjeden, slik at den i dag danner fundamentet for sedimentavsetningene som kom etterpå.

Devontiden

Etter fjellkjedefoldingen kom devon-tiden (ca. 375 mill. år siden), en periode med innsynkning av sentrale deler på Spitsbergen. Mektige sedimentlag på flere tusen meter ble avsatt. Dette skjedde i et tørt klima, dels på land og dels i fersk- og brakkvann. De eldste fiskefossilene av pansret urfisk finnes i disse bergartene sammen med fossiler av primitive planter.

Karbontiden

Etter den tørre devontiden fikk vi en mer fuktig periode i karbon med avsetning av sedimenter i grunne havområder og på lave sletteland. Sand, leire og planterester fra sumpområder har gitt opphav til sandstein, skifer og kullag. Kullagene som dannet grunnlaget i Pyramiden er fra denne tiden. For 300 millioner år siden oversvømmet havet igjen landområdene, og vi fikk avsatt kalkstein, dolomitt og lag av anhydritt og gips. Vi finner også lag som er rike på sjøfossiler fra slutten av perm-tiden (250 mill. år siden).

Trias, jura og kritt

I tidligere tider lå Svalbard langt nærmere ekvator enn i dag. I trias-, jura- og krittperioden (250-65 mill. år siden) beveget Svalbard seg fra 50 grader nord til 70 grader nord. På den tiden var klimaet temperert og fuktig. Fra denne perioden finner vi vekslende hav- og landavsetninger som inneholder rikelig med sjøfossiler som muslinger og blekksprutskall. Vulkansk aktivitet førte til inntrengning av smelte (doleritt) flere steder i lagrekken, og på Kong Karls Land rant lavaen ut på overflaten og dekket blant annet skogområder som vi i dag kan finne som forsteinede rester av trestammer i underkant av lavastrømmene. 

Dinosaurer

I 100 millioner år gamle lag finner vi fotavtrykk etter dinosaurer som levde i et mildt klima med frodig vegetasjon. Ved Festningen er det funnet fotavtrykk etter planteetende dinosaurer, og ved Kvalvågen etter kjøttetende dinosaurer. Det er viktig å merke seg at plante- og dyrelivet som krevde varmt klima hadde sin opprinnelse den gang Svalbard lå lenger syd. Kontinentforskyvningen pågår fremdeles, og Svalbard er nå på veg nord-østover med en hastighet på ca. 1,5 cm i året.

Tertiærtiden

I tertiærtiden (65 - 2 mill. år siden) var det sterke bevegelser i jordskorpen med press fra både øst og vest, noe som førte til folding og fjellkjededannelse. Da Willem Barentsz oppdaget Svalbard i 1596 ga han landet navnet Spitsbergen, på grunn av de spisse og takkete fjellene på nordvestkysten. I tertiærtiden oppstod også store sumpområder i de sentrale delene av Svalbard. Det er disse sumpene som har gitt opphav til de mektige kullagene som er gjenstand for økonomisk utnyttelse i Longyearbyen, Sveagruva og Barentsburg.

Vulkanisme

I de siste to millioner år er det vulkanisme og istider som har preget geologien. Vulkanutbrudd for 70.000 år siden med lavautstrømninger over store områder og varme kilder som er aktive fremdeles vitner om denne aktiviteten. Kilometervis med bergarter er mange steder slitt vekk av de siste istidene og langsomt har landskapet slik vi kjenner i dag blitt modellert ut av bergartene.