Возникновение и развитие литологии тесно переплетаются с историей других геологических наук. 18 и 19 века были для литологии периодом накопления фактического материала.

Уже к первой половине 19 века была собрана значительная информация о составе, свойствах и происхождении осадочных горных пород. В «Основах геологии» Ч. Лайеля осадочные породы не только разделены на песчаные, глинистые, известковые и др., но и получили объяснение своего происхождения. Во вторую половину 19 века литология, как и другие составляющие геологии, развивается более быстрыми темпами. Этому помогло, в частности, начавшееся использование поляризационного микроскопа для изучения осадочных пород, появление механического (гранулометрия) анализа и ряда других методов. Определенное значение имели открытия английской океанографической экспедиции на корабле «Челленджер» (1872 – 1876 гг.), давшие сведения о составе и распространении океанических осадков – о красной глубоководной глине, заключенной в ней железо-марганцевых конкреций, о глобигериновом иле. Изучение условий осадконакопления в Черном море проведены Н. А. Андрусовым (1890 г.).

Тогда же немецкий ученый И. Вальтер (1893 – 1894 гг.) заложил основы сравнительной литологии, сопоставляя сведения по составу и строению современных осадков в современных климатических зонах с осадками древних, более ранних эпох. С именем И. Вальтера, Н. А. Головкинского, А. А. Иностранцева связан так называемы «закон согласования фаций». В 90-х годах 19 в. А. П. Павловым обобщаются разработки о генетических типах осадочных образований на континенте. В это же время появляются крупные публикации об осадках и осадочных породах. Это учебник петрографии Ф. Циркеля (1894 г.) и монография Л. Кайе, содержащая описание мезозойских и третичных пород Парижского бассейна (1897 г.).

Таким образом, к началу 20 в. была подготовлена основа для выделения самостоятельной науки об осадочных породах.

В 20 в. продолжается интенсивное изучение осадочных пород, процессов их формирования, создание методологии литологических исследований, вызванное, в значительной степени, потребностью в полезных ископаемых (уголь, нефть, строительные материалы, руды железа, марганца и др.), связанных с осадками. Осадочные породы, их минералогия, петрография привлекаются для решения стратиграфических и палеогеографических задач.

Определенными вехами в становлении и развитии литологии были исследования У. Х. Твенхофела с сотрудниками по вопросам накопления осадков и осадочных пород (1925 г.) и А. В. Грэбо, представившего монографию «Принципы стратиграфии» (1913 г.).

Из работ отечественных ученых в истории геологии этого периода отмечают наиболее значительные для становления литологии, и в первую очередь, петрографии осадочных пород, исследования А. Д. Архангельского по изучению меловых отложений Поволжья (1912 г.), А. Я. Самойлова – по выявлению роли организмов в формировании осадочных пород (1929 г.).

Успешное развитие петрографии осадочных пород с начала 20-х годов прошлого века связывают не только с именем А. Д. Архангельского, но и М. С. Швецова, организовавшего самостоятельный курс по этой дисциплине в Московском университете и Московской горной академии.

Американскому ученому Уэллеру принадлежит разработка гипотезы циклической седиментации в паралических угленосных толщах (1930 г.). А. П. Карпинский заложил основы палеогеографии – учения о реконструкции палеоландшафтных и климатических условий прошлых эпох. М. Д. Залесский, И. М. Губкин создавали научные положения учения об ископаемых углях и нефти. Успешно развивается, благодаря работам Ю. А. Жемчужникова (1935 г.), угольная петрография.

Регулярно, начиная с 1925 г., собираются международные съезды по вопросам стратиграфии, геологии, петрографии. Океанографические экспедиции разных стран, продолжают исследования осадков океанических бассейнов. Так донные осадки Черного моря изучаются специальной гидрологической экспедицией, начиная с 1924 г. Результаты этих исследований были обработаны в 1938 г. Появляются специальные работы по осадочной петрографии А. Н. Заварицкого (1932 г.), М. С. Швецова (1934 г.), Л. В. Пустовалова (1940 г.). Л. В. Пустовалов показал роль механической и химической седиментации и тектонической периодичности осадочного процесса в определении состава и фактического размещения пород в осадочной оболочке Земли. Одними из актуальных вопросов литологии становятся процессы выветривания на континентах, разрабатываются и оформляются основные положения теории корообразования (Б. Б. Полынов, И. И. Гинзбург, Б. П. Кротов и др.).

Данный этап отмечен более углубленным изучением осадочных пород и их характерных особенностей, а также оформлением нескольких главных направлений литологических исследований:

• точные количественные характеристики признаков минералов и осадочных пород;
• изучение кор выветривания;
• исследования диагенетических процессов превращения осадков в породу и последующих (постдиагенетических) изменений осадочных пород;
• определение стадийности протекания и роли разных стадий образования осадочных пород в формировании месторождений полезных ископаемых;
• изучение современных осадков морей и океанов.

Развитие и совершенствование теоретических основ учения об осадках и осадочных горны породах связано усилением лабораторной базы, с созданием новых приборов и оборудования, с появлением новых методов и методик. Широкое использование в 1925 – 1930 гг. иммерсионного метода (О. А. Аншелес, В. П. Батурин, С. Г. Вишняков, В. Б. Татарский) в 30-е – 40-е годы дополнено разработкой и внедрением методов термического и рентгеноструктурного анализов, применением электронного микроскопа при изучении осадочных минералов (В. И. Михеев, А. К. Болдырев и др.). совершенствовались методы сепарации, химического и спектрального анализов (И. И. Гинзбург, Е. В. Рожкова и др.), появились новые методы электронной микроскопии, микрозондирования, инфракрасной спектроскопии.

В 50-е – 60-е годы опубликован ряд фундаментальных теоретических и методических работ: «Учение о фациях» Д. В. Наливкина (1956), «Методы изучения осадочных пород» (1957) под редакцией Н.М. Страхова, «Справочное руководство по петрографии осадочных пород» (1958) в двух томах под общей редакцией В. Б. Татарского (том 1) и Л. Б. Рухина (том 2), «Региональная палеогеография» В. Е. Хаина, А. Б. Ронова (1960), «Основы литологии (1961) и «Основы общей палеогеографии» (1962) Л. Б. Рухина.  В то же время (1961) выходит 1-е издание монографии Н. М. Страхова «Основы теории литогенеза» – фундаментальный труд с выделением и обоснованием всех известных на сегодняшний день типов литогенеза, не утративший своего значения и в настоящее время. Публикуется монография В. И. Попова «Опыт классификации и описания геологических формаций» (1968), с изложением методики разделения типов формаций, выделения формационных рядов с использованием фациально-петрографических классификаций, ставшая своего рода учебным пособием в научной работе литологов.

Качественно новый этап развития литологии относится к началу 70-х годов. Мировой океан вовлекается в сферу интенсивных исследований. Изучаются геохимические и биохимические процессы океанической седиментации, закономерности размещения осадков шельфа и пелаигали, их вторичные изменения, аутигенное минералообразование, рассматривается влияние вулканической деятельности на осадконакопление, реконструируется история развития океанической бассейнов. Расширяется область привлечения постулатов, концепций, гипотез смежных наук для решения проблем литологии, в частности стратиграфии, палеонтологии, количественной геохимии, геотектоники. Расширяются знания о современных вулканогенно-осадочных образованиях и механизме их формирования для понимания условий происхождения древних вулканогенно-осадочных толщ (Дзоценидзе, 1969; Фишер, 1987; Фролов, Щербакова, 1991). Изучение вещества осадочных пород выходит на уровень осадочных толщ, включая ритмостратиграфические и литостратиграфические исследования (Фролов, 1965; Карагодин, 1980; Ботвинкина, 1991).

За последние 20-30 лет неоднократно проводились региональные работы, в результате которых изучены многие осадочные толщи и выполнены специальные исследования. Проблемы палеогеографических реконструкций и фациального анализа освещены  в трудах В. П. Батурина, С. Г. Саркисяна, Г. Ф. Крашенинникова, В. М. Цейслера, В. Г. Кузнецова и др. условия образования флиша и его особенности рассмотрены Н. Б. Вассоевичем, Н. В. Логвиненко, периодичность и цикличность образования угленосных толщ – Ю. А. Жемчужниковым, Г. А. Ивановым, формирование континентальных моласс предорогенных ступеней – В. И. Поповым. Проблемы исследования современных и четвертичных континентальных отложений, континентального литогенеза рассмотрены Е. В. Шанцером, Н. Н. Верзилиным, влияние вулканизма на осадочный процесс изучено Г. С. Дзоценидзе. Вторичные изменения осадочных пород описаны и охарактеризованы в работах Л. Б. Рухина, А. Г. Коссовской, А. В. Копелиовича. Связь между осадкрнакоплением и тектоническими движениями показана А. Л. Яншиным, В. Е. Хаиным, А. Б. Роновым, В. Н. Цейслером и др. Углубляются представления по геохимии осадочных пород, руд с выделением и обоснованием новых содержательных разделов, таких как литохимия (Юдович, Кетрис, 2000).

Современный этап развития литологии характеризуется не только широким размахом литологических исследований, но и появлением их принципиально новых направлений:

• палеоклиматического (В. М. Синицын);
• палеоэкологического (Р. Ф. Геккер, Т. Н. Бельская, А. И. Осипова);
• палеогеологического (Н. С. Спиро, И. С. Грамберг, Е. А. Басков и т.д.);
• экспериментального;
• математического.

Эволюционное направление присутствовало в литологии как результат естественно- исторического подхода к решению ее проблем, начиная с появления принципа актуализма, сравнительно-литологического метода. В рамках этого направления данные и методы литологических исследований широко используются для историко-геологических реконструкций. Результаты исследований этого направления присутствуют во многих работах и являются основой курсов исторической гелогии (Немков, Муратов, Цейслер и др., 1974; Монин, 1977; Леонов, 1980, 1985; Хаин, Короновский, Ясаманов, 1997 и др.).

Здесь можно отметить фундаментальные работы, отражающие изучение эволюции типов литогенеза в истории Земли (Страхов, 1963), осадочной оболочки в целом (Ронов, 1980), осадочных пород и породообразования (Гаррелс, Маккензи, 1974;Яншин, Жарков, Казанский, 1977), бассейнов седиментации и условий осадконакопления (Тимофеев, Холодов, 1984), изучения химической эволюции океанов и атмосферы в истории Земли (Холленд, 1989; Дроздовская, 1990), эволюции физических и химических процессов.

Особенностью современного этапа являются также координация работ литологов, существенные изменения методологии и преобладание генетического подхода со всесторонним изучением происхождения пород и руд, развитием формационного и фациального анализа. С 1963 г. литологии имеют свое периодическое издание: «Литология и полезные ископаемые».

На решении задач литологии сосредоточены крупные научные силы в различных странах мира. В США это большие коллективы, занимающиеся изучением петрографии осадочных пород (Ф. Дж. Петтиджон), стратиграфии и процессов осадконакопления (В. К. Крумбейн, Л. Л. Слосс). Французские литологи  большое внимание уделяют изучению глинистых пород. Австралийские и новозеландские ученые изучают вторичные изменения осадочных пород (Д. Кумбе, Д. Гарднер). В России изучение современных континентальных и морских осадков, проблем седиментологии и осадочного рудообразования проводилось В. И. Поповым, и проводится П. Л. Безруковым, А. П. Лисициным, В. Н. Холодовым и др. Исследования отечественных литологов включают углубленную характеристику минералогического и петрографического состава пород и осадочных полезных ископаемых, дальнейшую разработку общей теории осадочного породообразования, т.е. анализ закономерностей формирования и размещения осадочных пород.

Поскольку развитие литологии в значительной мере определяется той ролью, которую играют в жизни человеческого общества полезные ископаемые осадочного происхождения, при решении вопросов теории осадконакопления и породообразования большое внимание уделяется рудогенетической стороне проблемы, т.е. вопросам формирования осадочных руд и месторождений, их местоположению в ходе осадочного процесса и в общем цикле бытия осадочной породы.

В частности, Н. М. Страхов много сделал для познания условий образований осадочных руд марганца и железа. Г. И. Бушинский и Б. М. Гиммельфарб внесли существенный вклад в изучение фосфатного сырья. Генезис и закономернгсти распространения бокситов составили значительный объем исследований Ю. К. Гарецкого и Г. И. Бушинского. Коллективы литологов под руководством В. П. Петрова, М. П. Викуловой значительно расширили наши представления о глинах, как объектах изучения литологии и полезных ископаемых. Осадочный рудогенез ванадия, урана, редких металлов вошел в круг научных интересов В. Н. Холодова. Осадочные стратиформные руды свинца, меди, цинка изучались коллективами исследователей ведущих институтов России, таких как Геологический институт РАН, Геохимический институт, Всероссийский институт минерального сырья, Институт геологии, геохимии и минералогии рудных месторождений, Всероссийский геологический институт. Минерально-сырьевое направление занимает прочное место в системе литологических знаний.