Có 3 hường nghiên cứu của thạch học liên quan đến ba loại đá: mácma, biến chất, và trầm tích, và một hướng khác liên quan đến thí nghiệm:

• Thạch luận đá mácma tập trung nghiên cứu thành phần và kiến trúc của đá mácma (như granit hoặc bazan những loại kết tinh từ đá nóng chảy hay macma). Các đá mácma bao gồm đá xâm nhập và đá núi lửa (phun trào).
• Thạch luận đá trầm tích tập trung nghiên cứu thành phần và kiến trúc của các đá trầm tích (như cát kết, đá phiến sét, hoặc đá vôi bao gồm các hạt hoặc mảnh vụn có nguồn gốc từ các đá khác hoặc các tích tụ sinh học hoặc hóa học, và thường được giới hạn trong nềm của các vật liệu hạt mịn).
• Thạch luận đá biến chất tập trung nghiên cứu thành phần và kiến trúc của các đá biến chất (như đá phiến, đá hoa, gơnai, hay diệp thạch là loại đá bị biến chất từ đá trầm tích hay đá mácma làm biến đổi thành phần hóa học, khoáng vật, kiến trúc do nhiệt độ và áp suất)
• Thạch luận thực nghiệm sử dụng nhiệt độ cao và áp suất cao để nghiên cứu đặc điểm địa hóa học và các mối quan hệ pha của các vật liệu tổng hợp ở nhiệt độ và áp suất cao. các thí nghiệm đặc biệt hữu ích trong việc nghiên cứu các đá ở các phần bên dưới lớp vỏ và lớp phủ mà hiếm có các cuộc khảo sát trực tiếp đến các đối tượng này. Công việc của các nhà thạch học là đưa ra một nền tảng dựa trên những hiểu biết trong hiện tại về các quá trình biến chất và mácma.