Formasi geologi adalah pengelompokan batuan dengan karakteristik yang sama. Dalam geologi, istilah ini merujuk secara khusus pada strata geologi, sementara orang awam dapat merujuk secara informal pada singkapan batuan atau fitur geologis yang menarik sebagai formasi geologi, meskipun hal ini secara teknis tidak benar. Mempelajari dan mengidentifikasi formasi adalah bagian penting dari geologi, dan memungkinkan ahli geologi untuk melakukan beberapa hal, mulai dari penanggalan lanskap hingga mengidentifikasi deposit mineral yang berguna.
Memvisualisasikan formasi geologi paling mudah dilakukan ketika satu hal tentang lanskap di penampang. Jika lereng bukit terbelah menjadi dua, lapisan material geologis akan muncul. Ketika bahan dalam lapisan memiliki usia atau komposisi yang sama, mereka dapat disebut formasi geologis. Formasi ini dapat digabungkan bersama dalam kelompok besar, atau dipecah menjadi segmen yang lebih kecil yang disebut anggota, untuk membantu ahli geologi menggambarkan, mengeksplorasi, dan mempelajarinya. Ketika seorang ahli geologi menemukan formasi yang menurutnya baru, informasi tersebut disajikan kepada otoritas yang menangani konvensi penamaan di daerah tersebut, dan jika formasi tersebut diverifikasi sebagai penemuan baru, ahli geologi tersebut mungkin mendapat kehormatan untuk menamainya.
Dengan menggunakan informasi tentang formasi, seorang ahli geologi dapat menentukan tanggal suatu lanskap. Dia juga dapat mencari formasi yang sesuai pada sebidang tanah yang tidak berdekatan. Dua mesa, misalnya, mungkin memiliki formasi serupa yang dapat dicocokkan bersama-sama, bahkan jika ruang di antara keduanya telah terkikis seiring waktu, untuk mempelajari sejarah lanskap. Mengidentifikasi formasi juga dapat memungkinkan ahli geologi untuk melacak aktivitas geologi, seperti ketika versi terkompresi tinggi dari formasi geologi yang diketahui ditemukan di dekat batas tektonik.
Banyak formasi yang terbuat dari batuan sedimen, meskipun jenis batuan lain juga dapat ditemukan dalam suatu formasi. Jenis batuan dapat menjadi penting, karena dapat memberikan informasi tentang kondisi di mana batuan terbentuk, dan sejarah geologi suatu daerah. Beberapa endapan formasi batu kapur, misalnya, menunjukkan bahwa suatu daerah pernah tertutup lautan, sementara lapisan aliran vulkanik akan menunjukkan bahwa ada aktivitas vulkanik di wilayah tersebut pada suatu saat dalam sejarah.
Mengidentifikasi, mendeskripsikan, dan menamai formasi geologi merupakan bagian dari stratigrafi, ilmu yang mempelajari lapisan batuan dalam geologi. Ahli geologi dapat menyiapkan peta yang menunjukkan berbagai formasi di suatu daerah dan hubungannya satu sama lain, dan mereka dapat menggunakan peta ini untuk belajar tentang sejarah geologi. Kadang-kadang peristiwa mungkin lebih mudah terlihat ketika peta diperiksa daripada ketika orang-orang berada di lapangan, karena peta menyaring informasi di lanskap menjadi potongan-potongan kecil informasi yang berguna.