介於太古宙與顯生宙之間的一級地質年代單元，屬前寒武紀二個分期的後期。始於25億年前，結束於約5.43億年前，時間跨度近20億年。這一時期形成的地層稱元古宇。元古宙原稱元古代，由S.F.埃蒙斯於1887年命名。Proterozoic 源於希臘文，意為早期原始生命，所以也譯為原生代。元古代因其時限較長，近年來已改稱元古宙。國際和中國地質年表上也均採用元古宙之之名。
元古宙可分為古元古代、中元古代和新元古代等3個二級地質年代單元，年代界限分別是16億年和10億年。中國采用的年代界限略有不同，分別為18億年和10億年。並將新元古代從新至老劃分為震旦紀、南華紀和青白口紀；中元古代劃分為薊縣紀和長城紀（見表）。
地層 元古宙介於全構造活動狀態的太古宙和生物繁衍極盛的顯生宙之間，它的地層系統地反映瞭它們之間過渡期的眾多特點和變化過程。
全球古元古代地層繼承瞭太古宙的一些特點，主要以活動類型為主，所含的綠巖系和濁流沉積與新太古代並無大的差異。但古元古代已出現一些相對穩定盆地的沉積地層，呈現出活動型與穩定型兩類盆地沉積類型的分野。在北美古元古代休倫巖系中出現具有冰磧特征的地層，這是全球時代最老的冰成沉積，是氣候演變的重要地質記錄。同時在這一時期的地層中還保存有紅層、紋層狀矽鐵建造等反映當時氣圈、水圈和巖石圈演變的地質記錄。
中元古代全球曾有過一段相對穩定的時期，在許多克拉通內部和邊緣都保存拗拉槽和穩定大陸邊緣的沉積，其特征是沉積厚度大、火山活動不發育、淺水碳酸鹽巖層在地層柱中比例較大，且富含疊層石和微古植物。
新元古代地層與前期地層比較，具有很大特色。一是地層類型更加豐富多彩；二是生物演化出現突變，動物開始出現；三是寒冷性氣候籠罩瞭全球，出現多期冰期和間冰期交替的沉積地層。
中國元古宙地層 主要分佈在華北地臺、塔裡木和華南地臺。
華北地臺 古元古界與太古宇巖層共同構成變質基底，中、新元古界則構成沉積蓋層。在五臺山形成瞭以滹沱群為代表的古元古代碎屑–碳酸鹽沉積，火山巖地層比例極低。中條山地區的古元古界地層自下而上分為絳縣群、中條群和擔山石群。
華北地臺的中–新元古界以基本未變質的沉積蓋層角度不整合在變質基底之上，其中天津薊縣北部山區出露有非常完整的地層層序，該層序一直是中國中–新元古界的標準剖面。薊縣元古宙地層剖面可以劃分成3個群、12個組，總厚度約9 193米，形成時間大約從18億年前到8億年前左右。
華北地臺北部、西部和南部有3個邊緣裂谷盆地。北部邊緣盆地形成內蒙古狼山–白雲鄂博裂谷系。該盆地南部產出渣爾泰群，北部產出白雲鄂博群。這兩個巖群因分別產出有大型的鈮–稀土–鐵礦床和大量的多金屬硫化物礦床而著名。這兩個群主要由碎屑巖和含碳質頁巖組成。
西部邊緣盆地保存在寧夏回族自治區賀蘭山的中部地段，有3個元古宙沉積地層單元，從下往上分別為黃旗口群，為一套碎屑沉積地層；王全口群，由碳酸鹽巖組成，最年輕的巖石地層為新元古代末期的正目觀組，是一套具冰磧特點的混雜巖，被含三葉蟲的下寒武世蘇峪口組假整合所覆蓋。
南部邊緣盆地為豫–陜裂谷系，中元古代早期為未變質的地層（西陽河群或熊耳群），巖性以陸源碎屑巖和基性火山巖為主。
相當於新元古代南華系至震旦系的地層主要沿郯廬斷裂帶兩側的徐（州）、淮（南）、膠、遼一帶分佈，由碎屑巖及厚度較大的碳酸鹽巖層組成，無可靠冰磧巖層出現。但地臺南緣豫陜一帶及賀蘭山西麓，在震旦系與寒武系地層之間賦存一套塊狀雜礫巖和含燧石的紋泥巖，其成因應與冰川活動有關。這套冰磧巖層以河南羅圈組最典型。
塔裡木和華南地臺 二者的元古宙地層具有相似性，突出地表現為新元古代南華系和震旦系以基本未變質的沉積蓋層，角度不整合在前南華系變質地層之上。地臺上的古元古界分佈比較零散，華南地臺上的星子巖群、陡嶺巖群，塔裡木地臺上的興地塔格巖群，鄰區的龍首山巖群(龍首山)、達肯大坂巖群(柴達木北緣)、金水口巖群(東昆侖山)主要由一套角閃巖相副變質層狀巖系組成。
中元古代至新元古代青白口系之間的界限難以區分，除華南地臺上的神農架群、昆陽群和塔裡木地臺北緣出現厚度較大的淺海碳酸鹽沉積外，其他地區的地層系統如華南的四堡群、梵凈山群、冷傢溪群、雙橋山群、陳蔡群、武當群；塔裡木地臺上的阿克蘇群、鄰區的萬洞溝群(柴達木盆地北緣)、湟源群(中祁連山)和墩子溝群(龍首山)等則以巨厚的碎屑巖或碎屑巖–火山巖組合為主，由地層系統所表現出的活動性較大的構造背景與華北穩定的中元古代構造背景形成巨大的反差。
新元古代南華系自下而上分為蓮沱組、古城組、大塘坡組和南沱組，時限從約800百萬年至約680百萬年；震旦系僅含陡山沱組和燈影組，時限從約680百萬年至543百萬年。
震旦系多以整合或平行不整合覆於南華系之上，主要為淺海相碳酸鹽地層，但在地臺邊緣亦出現厚度較大的火山–沉積地層。
構造 元古宙時期的超大陸有古元古代末期形成的哥倫比亞超大陸、中元古代末期形成的羅迪尼亞超大陸和550百萬年～600百萬年泛非運動所形成的規模較小的岡瓦納超大陸。這些超大陸會聚與裂解的過程構成瞭元古宙全球構造演化的特色。
各超大陸會聚與裂解的地質學基礎來自超大陸事件的證據：哥倫比亞超大陸是根據全球眾多克拉通上存在的約18億年左右的造山事件。與此相應的地殼運動在中國稱呂梁―中條運動、北美稱霍得孫運動、南美稱外亞馬孫運動、西歐稱科拉―卡累利運動。重建羅迪尼亞超大陸的證據來自北美東南部格林威爾及與其時代相當的造山運動，哥倫比亞超大陸裂解而形成的眾多陸塊，在格林威爾等造山帶的焊接下進行瞭重新組合。對岡瓦納超大陸相對研究程度較高，它的形成是在元古宙末期由東岡瓦納和西岡瓦納不同塊體結合而成。岡瓦納超大陸形成過程中有兩個縫合帶起瞭重要作用，一是介於東、西岡瓦納之間的莫桑比克帶；一是介於西非與南美之間的巴西巖漿弧，它們的形成時間主要介於550百萬年～600百萬年之間。
生物界 元古宙生物演化過程經歷瞭從無性分裂的原核細胞生物到有性生殖的真核細胞生物、從單細胞原生動物到多細胞後生動物的兩次飛躍。南非古元古代(23億年前)的德蘭士瓦群產原核細胞絲狀細菌，加拿大19.5億年前的岡弗林特組產多種微古植物，H.J.霍夫曼和J.W.肖夫(1983)認為全屬原核細胞生物，但也有人認為休倫球藻(Huroniospora)和Chamydomonopsis可能是真菌或原始綠藻，屬真核細胞生物。無疑的真核細胞生物見於北美西部的貝克泉組（時代約為13億年前）和澳大利亞的苦泉組（約11億年前）。在中國天津薊縣剖面長城系串嶺溝組發現瞭丘阿爾藻(Chuaria)真核細胞生物。到新元古代，中國北方10億～8億年前的青白口群和北美大約同時的大峽谷群都產出豐富的丘阿爾藻和塔烏藻(Tawuia)等大型藻類，到震旦紀則出現高等藻類文德帶藻(Vendotaenia)等。這些分類位置不明、以單細胞藻類為主的化石，C.唐尼和W.R.埃維特(1963)命名為疑源類(Acritarcha)，邢裕盛則主張用微古植物一詞，並根據中國資料，將中、新元古代微古植物的演化分為3個階段：長城紀(18億～14億年前)以個體微小的原核細胞生物為特征；薊縣紀(14億～10億年前)真核細胞生物和高級藻類開始繁盛；青白口紀(10億～8億年前)高級藻類大規模出現。在天津薊縣剖面長城系團山子組中發現距今約17億年前的宏觀葉狀化石。這是迄今為止地球上保存的最古老的多細胞真核植物化石。
疊層石始見於太古宙，古元古代出現第一個發展高潮。加拿大、澳大利亞和中國的古元古代疊層石有皮巴疊層石(Pilbaria)、格林湼爾疊層石(Gruneria)等。自中元古代起，俄羅斯、中國、澳大利亞都曾建立一系列疊層石組合。
後生動物化石以軟軀後生動物為主，出現於冰期以後時代相當於元古宙最晚期的地層中，最著名的為澳大利亞伊迪卡拉動物群。在中國震旦系燈影組石板灘段已發現典型伊迪卡拉動物群分子海鰓類似恰尼蟲(Paracharnia)，同時在下伏陡山沱組出現早期後生動物單軸和三射海綿骨針，以及呈有機印膜保存於層面的蠕形動物和海綿動物。
礦產 元古宙是一個重要成礦時期，重要礦產有鐵、金、鈾、鎳、銅、錳、硼、磷、菱鎂礦、鹽類、稀土等。古元古代含鐵沉積在全世界有廣泛分佈，加拿大、美國、巴西、澳大利亞均有巨大鐵礦床。中國有時代相對較年輕的內蒙古白雲鄂博式鐵礦，河北宣龍式鐵礦，雲南和貴州昆陽群、會理群鐵礦等，其中白雲鄂博式鐵礦伴生有大型稀土元素礦。中國西南部產有豐富的磷礦，遼寧東部有著名的菱鎂礦。
推薦書目
金文山等. 中國地層典: 古元古界. 北京: 地質出版社, 1996.
邢裕盛等. 中國地層典: 新元古界. 北京: 地質出版社, 1996.
陳晉鑣等. 中國地層典: 中元古界. 北京: 地質出版社, 1999.