Hóa địa tầng, hóa địa tầng học hay địa tầng hóa học, là bộ môn nghiên cứu về các biến thiên hóa học trong các chuỗi trầm tích để xác định mối quan hệ địa tầng. Lĩnh vực này còn khá trẻ, chỉ mới được sử dụng phổ biến vào đầu những năm 1980, nhưng ý tưởng cơ bản của hóa địa tầng học cũng cũ gần như của địa tầng học: các dấu hiệu hóa học riêng biệt có thể hữu ích như các tập hợp hóa thạch riêng biệt hoặc các thạch bản riêng biệt trong việc thiết lập các mối quan hệ địa tầng giữa các lớp đá khác nhau.