Los científicos han podido reconstruir información detallada sobre el pasado del planeta. Según estos estudios el material más antiguo del Sistema Solar se formó hace4.5672 ± 0.0006 millardos de años, y en torno a unos 4550 millones de años atrás (con una incertidumbre del 1%) se habían formado ya la Tierra y los otros planetas del Sistema Solar a partir de la nebulosa solar; una masa en forma de disco compuesta del polvo y gas remanente de la formación del sol. Este proceso de formación de la Tierra a través de la acreción tuvo lugar mayoritariamente en un plazo de 10-20 millones de años.La capa exterior del planeta, inicialmente fundida, se enfrió hasta formar una corteza sólida cuando el agua comenzó a acumularse en la atmósfera. La Luna se formó poco después, hace unos 4530 millones de años.
El interior de la Tierra, al igual que el de los otros planetas terrestres, está dividido en capas según su composición química o sus propiedades físicas (reológicas), pero a diferencia de los otros planetas terrestres, tiene un núcleo interno y externo distintos. Su capa externa es unacorteza de silicato sólido, químicamente diferenciado, bajo la cual se encuentra un manto sólido de alta viscosidad. La corteza está separada del manto por la discontinuidad de Mohorovičić, variando el espesor de la misma desde un promedio de 6 km en los océanos a entre 30 y 50 km en los continentes. La corteza y la parte superior fría y rígida del manto superior se conocen comúnmente como la litosfera, y es de la litosfera de lo que están compuestas las placas tectónicas. Debajo de la litosfera se encuentra la astenosfera, una capa de relativamente baja viscosidad sobre la que flota la litosfera. Dentro del manto, entre los 410 y 660 km bajo la superficie, se producen importantes cambios en la estructura cristalina. Estos cambios generan una zona de transición que separa la parte superior e inferior del manto. Bajo el manto se encuentra un núcleo externo líquido de viscosidad extremadamente baja, descansando sobre un núcleo interno sólido. El núcleo interno puede girar con una velocidad angular ligeramente superior que el resto del planeta, avanzando de 0.1 a 0.5° por año.
El período de rotación de la Tierra con respecto al Sol, es decir, un día solar, es de alrededor de 86 400 segundos de tiempo solar (86 400.0025 segundos SIU). El día solar de la Tierra es ahora un poco más largo de lo que era durante el siglo XIX debido a laaceleración de marea, los días duran entre 0 y 2 ms SIU más.
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El período de rotación de la Tierra en relación a las estrellas fijas, llamado día estelar por el Servicio Internacional de Rotación de la Tierra y Sistemas de Referencia (IERS por sus siglas en inglés), es de 86 164.098903691 segundos del tiempo solar medio (UT1), o de23h 56m 4.098903691s. El período de rotación de la Tierra en relación con el equinoccio vernal, mal llamado el día sidéreo, es de86 164.09053083288 segundos del tiempo solar medio (UT1)(23h 56m 4.09053083288s).5 Por tanto, el día sidéreo es más corto que el día estelar en torno a 8.4 ms. La longitud del día solar medio en segundos SIU está disponible en el IERS para los períodos 1623-2005 y 1962-2005.
Aparte de los meteoros en la atmósfera y de los satélites en órbita baja, el movimiento aparente de los cuerpos celestes vistos desde la Tierra se realiza hacia al oeste, a una velocidad de 15°/h = 15'/min. Para las masas cercanas al ecuador celeste, esto es equivalente a un diámetro aparente del Sol o de la Luna cada dos minutos (desde la superficie del planeta, los tamaños aparentes del Sol y de la Luna son aproximadamente iguales).
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