由海退作用形成的地层记录称为海退序列(见图)。由于海退序列暴露于陆上，易于遭受河流、湖泊、风等地质作用的改造和破坏。因此，在地层记录中，海退序列不如海进序列保存完整。在地层记录中，海进和海退沉积常紧密伴生，构成具有周期性和旋回性的地层。

地层海退超覆序列示意图

海退序列由下至上一般是：①沉积物由细变粗或由碳酸盐岩变为碎屑岩；②海相沉积逐渐演变为海陆交互相沉积和陆相沉积；③与之伴生的生物群也由海相生物群逐渐演变为海陆交互相生物群和陆相生物群；④地层所含地球化学元素类型、丰度、相关元素的比值以及地层的物理性质和地层的含矿性均有明显的演变特征。在地层记录中，海退序列和海进序列常紧密伴生，具有周期性和旋回性，在时间和空间上也可区别为不同级别和规模。

在显生宙的早泥盆世、晚二叠世和新近纪，欧亚板块可识别出3次大规模的海退事件，这3次海退事件在全球许多地区均有不同程度的反映，形成了广布的陆相红层（如西欧泥盆纪的老红砂岩）及与之伴随的陆生动植物群。大规模海退除了导致沉积环境变化，还会引起剧烈的气候变化、生物灭绝等。如第四纪冰期时的海退同时伴随着东亚冬季风加强，季风区变得寒冷、干旱，形成黄土高原。如二叠纪-三叠纪的生物大灭绝与全球性海退有关。

造成海退的主要原因有气候变化和地壳运动。①气候驱动说：全球冰期-间冰期变化，导致大陆冰盖和冰川消长，使海水总含量变化引起海面升降运动；冰期时发生海退，间冰期时发生海进。②地壳运动驱动说：海岸地区地壳发生升降运动，导致海面相对上升或下降；地壳上升引起海退，地壳下降引起海进。