古地理重建依据的是将今论古原则，即假定现代所存在的自然地理过程，在过去时期里都同样地存在、同样地进行，因而可以利用现代的自然地理过程和自然地理原理，推论和复原过去的自然地理环境。

1872年，美国地质学家T.S.亨特提出了利用古生物研究地质历史时期的地理环境的构思，此后古地理重建的相关理论不断产生。20世纪早期，在德国地球物理学家A.L.魏格纳提出的大陆漂移学说中，将古地理重建内容扩展到古生物、古环境之外的大陆轮廓等；20世纪上半叶，古地理重建研究发展相对较慢，主要以定性约束为主；20世纪下半叶，随着板块构造理论、沉积学、古地磁学的发展，古地理重建的定性与定量方法得到了蓬勃发展；21世纪以来，随着计算机模拟技术的发展，高精度的三维动态古地理重建得以实现。

根据研究对象的不同，古地理重建包括：①全球古板块重建。通过地质年代、古地磁、古生物、古气候及地层对比等方法，确定各古板块在地史时期的形状和边界、方位和位置、板块之间的相对位置、板块的运动速度和总体运动方位等；利用计算机辅助成图并对板块的运动过程进行模拟与仿真，来还原地质历史某一时期的全球海陆格局与板块离合过程。②地貌古地理重建。通过沉积物标志（如海滩岩、泥炭、海岸障壁沙、海相碳酸盐岩、海相鲕粒等）、古生物标志（如贝壳类或腹足类海相软体动物、有孔虫、介形虫、硅藻、孢子花粉、珊瑚礁等）、古海蚀地貌标志等，指示古海岸线的位置、海陆格局、大致古水深范围；通过对盆地中沉积量、造山带中短缩量、古植物指数、碳氧稳定同位素等分析，定量或半定量恢复古海拔高度。③生物古地理重建。不同纬度的海洋或大陆及不同的地史演化阶段，均具有不同的生物种群和生态系统。通过系统收集整理关于古生物化石的有效信息，结合古生物化石与岩石地层的密切相关性及同位素年代学的时间限定，实现某一地区或全球某一地质时期的生物古地理特征与演化的重建过程。④岩相古地理重建。通过沉积层段的厚度、岩石类型、结构组分、矿物成分、化学成分、沉积构造标志、地层同位素标志等岩相特征，开展单因素分析多因素综合作图研究，重建某一地质历史时期岩相空间分布与演化特征。⑤构造古地理重建。通过构造几何位移、古地磁、岩石地化、同位素年代学等方法反演块体的解体、沉没、俯冲、增生、剥蚀、冲断-推覆作用、大规模的走滑作用、碎裂、岩浆底辟及热隆升等某一地质时期构造过程。⑥气候古地理重建。通过研究同期形成的不同特殊矿物、沉积物原生色、黏土矿物组成、古植物及其中记录的稳定同位素指标等，重建特定地区某一地质时期古温度、降水量、干湿环境、冰期-间冰期、古季风演化等气候古地理。

通过重建区域或全球尺度古海陆格局、古地貌、生物古地理、岩相古地理以及构造古地理等，不仅对于石油、天然气、天然气水合物等矿产资源的预测、勘探以及开发具有十分重要的指导意义与经济价值，而且还可为探讨超大陆的形成与裂解机制等研究提供重要的科学依据。