La formazione geologica è l'unità stratigrafica fondamentale ed è costituita da una serie di strati sovrapposti deposti in un ambiente omogeneo, sono coevi e presentano tra loro analogie litologiche ben distinte (stratotipo) da altri corpi rocciosi con cui la formazione è in contatto ed è cartografabile. Generalmente prende il nome dalla località in cui è stata studiata la prima volta (es. arenarie di Val Gardena), dal tipo di roccia prevalente o dal contenuto in fossili.
In una formazione possono essere distinti dei membri, cioè parti di una formazione distinguibili da resto della formazione stessa.
Più formazioni aventi caratteri litologici comuni possono essere riunite in gruppi, a loro volta organizzati in supergruppi.
L'unità più piccola di una serie rocciosa è lo strato, separato dagli altri strati mediante superfici di discontinuità.
Una formazione può passare lateralmente a un'altra della stessa età perché formatasi in un ambiente diverso, cioè in una differente facies: si ha la eteropia di facies, conseguenza di diverse condizioni paleogegrafiche, di formazioni di scogliera o formazioni vulcaniche.
A volte può risultare difficile riconoscere la stessa formazione geologica quando si trova in località diverse; per questo ci si serve di un livello guida, un sottile strato con una litologia particolare (criterio litostratigrafico) o con un particolare contenuto in fossili che contraddistingue quella formazione (criterio biostratigrafico).
Una successione di più formazioni geologiche sovrapposte forma la serie stratigrafica, caratteristica di ciascuna località, a testimonianza degli eventi geologici in essa avvenuti: due località lontane che presentano la stessa serie stratigrafica hanno subito i medesimi eventi geologici, mentre località vicine con serie stratigrafiche differenti hanno subito vicende geologiche differenti.
