Thời kỳ tiền Cambri chiếm gần 90% trong niên đại địa chất, kéo dài cách đây 4,6 tỉ năm đến đầu kỷ Cambri (khoảng 570 Ma) và bao gồm 3 liên đại: Hỏa thành, Thái cổ và Nguyên sinh.

Liên đại Hỏa Thành

Trong suốt thời gian liên đại Hỏa Thành (4,6–3,8 Ga), trong khi hệ Mặt Trời đang hình thành, có thể trong đám mây bụi và khí lớn xung quanh mặt trời, được gọi là đĩa bồi đắp. Liên đại Hỏa thành không được nhận biết một cách chính thức, nhưng về cơ bản nó đánh dấu thời kỳ trước khi có bất kỳ loại đá nào. Việc định tuổi zircon cổ nhất có tuổi khoảng 4400 Ma [5][8] - rất gần với thời gian giả thuyết về sự hình thành Trái Đất.

Trong suốt thời kỳ này, Cuộc dọi bom mạnh cuối cùng xuất hiện (khoảng 3.800 đến 4100 Ma) trong suốt thời gian mà một lượng lớn các hố thiên thạch được cho là đã được hình thành trên Mặt Trăng, và ảnh hưởng lên Trái Đất, Sao Thủy, Sao Kim, cũnh như Sao Hỏa.

Liên đại Thái cổ

Trái Đất vào thời Archean sớm (3,8-2,5 Ga) có thể có kiểu kiến tạo khác ngày nay. Trong suốt giai đoạn này, vỏ Trái Đất lạnh đi và hình thành các đá và mảng lục địa. Các nhà khoa học nghĩ rằng do Trái Đất nóng hơn và hoạt động kiến tạo mạnh mẽ hơn so với hiện tại nên tốc độ hút chìm các vật liệu trở vào manti nhanh hơn. Điều này có thể ngăn việc hình thành các lục địa và nền cổ hóa cho đến khi manti nguội đi và sự đối lưu chậm lại. Các tranh luận khác cho rằng manti thạch quyển lục địa quá nổi để bị hút chìm và thiếu các đá Archean để thực hiện việc bào mòn và các hoạt động kiến tạo.

Ngược lại với Proterozoic, các đá Archean thường là các trầm tích nước sâu bị biến chất cao, như các đá trầm tích graywacke, đá bùn, trầm tích núi lửa, và thành hệ sắt dải. Greenstone belt là các hệ tầng tuổi Archean đặc trưng bao gồm sự luân phiên các đá biến chất cấp cao thấp và cao. Các đá biến chất cấp cao có nguồn gốc từ cung đảo núi lửa, trong khi các đá biến chất cấp thấp đặc trưng cho các trầm tích biển sâu bị bào mòn từ các cung đảo núi lửa xung quanh và tích tụ trong bồn trước cung.[9]

Liên đại Nguyên sinh

Các dấu vết địa chất của liên đại Nguyên Sinh tốt hơn nhiều so với liên đại liên đại Thái Cổ trước đó. Liên đại Nguyên Sinh được đặc trưng bằng các địa tầng có nguồn gốc biển thềm lục địa nông trải rộng; ngoài ra, phần nhiều trong số các loại đá này ít bị biến chất hơn so với các loại đá thời kỳ Thái Cổ[10]. Nghiên cứu các loại đá này chỉ ra rằng đặc trưng nổi bật của liên đại này là sự lớn dần lên của lục địa khá nhanh và có quy mô lớn (là duy nhất trong liên đại Nguyên Sinh), các chu kỳ siêu lục địa và các hoạt động kiến tạo sơn hiện đại hoàn toàn[11].

Các sự kiện băng hà hóa đã bắt đầu diễn ra trong liên đại Nguyên Sinh; một trong số đó bắt đầu chỉ ngay sau khi liên đại này bắt đầu, trong khi có ít nhất 4 sự kiện như thế diễn ra trong đại Tân Nguyên Sinh, đạt tới đỉnh cao với "quả cầu tuyết Trái Đất" của băng hà Varangia[12].