Una delle scoperte più rivoluzionarie della geologia moderna è stata la teoria della tettonica delle placche. Wegener fu lo studioso che, osservando le similitudini tra le linee di costa tra l'Africa e Le Americhe, e in base ad altri studi sulle affinità tra geologia, fauna e la flora dei due continenti, per primo suppose che un tempo quelle due terre facessero parte di un unico continente chiamato Pangea. Paragonò le terre emerse a grosse zattere rigide (placche) galleggianti e in movimento su uno strato più profondo, magmatico. Oggi sappiamo che l'involucro più esterno della Terra (litosfera) si comporta rigidamente in risposta ai continui flussi di materia che avvengono nello strato sottostante (astenosfera) che, alla scala dei tempi geologici (milioni di anni), reagisce in modo plastico. La litosfera è così suddivisa in 7 principali placche rigide in continuo movimento reciproco sulla astenosfera. I limiti tra le diverse placche che formano lo strato più superficiale della Terra non corrispondono ai limiti di costa degli attuali continenti, ma coincidono generalmente con altri lineamenti morfologici come dorsali oceaniche, fosse oceaniche, catene montuose, depressioni continentali e faglie trasformi. Lungo queste zone tettoniche (dal greco tectonos = dinamico) le placche possono di volta in volta convergere (fosse oceaniche e catene montuose di margine continentale come Ande e Montagne Rocciose), allontanarsi (dorsali oceaniche e depressioni continentali come la Rift Valley africana) o scorrere l'una accanto all'altra (come nel caso della faglia californiana di Sant'Andrea).
Le dorsali oceaniche sono quelle zone in cui l'allontanamento delle placche (con velocità relative dell'ordine di 1-15 cm l'anno) provoca l'espansione degli oceani; in questi ambienti, catene di vulcani sottomarini generano nuova crosta (lave a "pillow" o a cuscino). Al contrario, in corrispondenza delle fosse oceaniche, la crosta viene distrutta per effetto della fusione indotta dalle elevate temperature che si registrano alle profondità di decine di kilometri. Inoltre, quando due placche continentali si avvicinano fino a scontrarsi la collisione genera lo sviluppo di elevate catene montuose come le Alpi e l'Himalaya.