Derīgo izrakteņu ģeoloģija izmanto mineraloģijas, sedimentoloģijas, magmatisko un metamorfo iežu petroloģijas, stratigrāfijas, struktūrģeoloģijas, tektonikas, hidroģeoloģijas, ģeofizikas un ģeoķīmijas principus un metodiku, lai meklētu un pētītu derīgo izrakteņu atradnes. Tās ir derīgo izrakteņu sakopojumi, kuru daudzums, kvalitāte un ieguves apstākļi noteiktā tehnikas un ekonomikas attīstības līmenī nodrošina ekspluatācijas ekonomisku lietderību. Derīgie izrakteņi ir dabiski minerālu un iežu sakopojumi, ko izmanto ražošanā.

Derīgo izrakteņu ģeoloģijā meklē un pēta Zemes dzīļu resursus, kā arī veic to izplatības un apjoma prognozes. Pētījumu objekti ir metālu rūdas, dārgakmeņi, nemetāliskie derīgie izrakteņi (dolomīts, kaļķakmens, ģipsis, akmenssāls u. c.) un enerģijas resursi (nafta, dabasgāze, ogles, degslānekļi, kūdra un citi).

Nepieciešamība pēc Zemes dzīļu resursiem pieaug, pieejamo minerālizejvielu kvalitāte samazinās, rūpniecība pieprasa jaunus derīgo izrakteņu veidus un viegli pieejamās izrakteņu atradnes ir izsmeltas – šie izaicinājumi ir pamats starpdisciplināriem pētījumiem derīgo izrakteņu ģeoloģijā. Minerālizejvielu, naftas un gāzes lielā pieprasījuma dēļ jomā ir lielas finanšu investīcijas, kas nodrošina plašus pētījumus par ģeoloģiskajiem procesiem, kuros notiek vielu koncentrācija Zemes dzīlēs un virsmas tuvumā. Atradņu meklēšanā, izpētē un izrakteņu ieguvē izstrādā jaunas metodes un tehnoloģijas. Vajadzība pēc derīgajiem izrakteņiem ir viens no ģeoloģijas nozares attīstības virzītājspēkiem.

Mūsdienās derīgo izrakteņu ģeoloģija sadarbojas ar vides zinātni, lai samazinātu izrakteņu ieguves, bagātināšanas un izmantošanas kaitīgo ietekmi uz augsni, atmosfēru un hidrosfēru. 

Derīgo izrakteņu ģeoloģija ir lietišķās ģeoloģijas virziens (lietišķā ģeoloģija ir ģeoloģijas apakšnozare). Tradicionāli derīgo izrakteņu ģeoloģiju nedala sīkākos virzienos, tomēr tā pamatojas uz divu veidu ģeoloģiskajiem pētījumiem: par derīgo izrakteņu vielisko sastāvu un izcelsmi (pētījumi ģeoķīmijā, mineraloģijā, sedimentoloģijā un petroloģijā); par izrakteņu izplatību un tās iemesliem (pētījumi struktūrģeoloģijā, tektonikā un vēsturiskajā ģeoloģijā).

Derīgo izrakteņu izplatības likumsakarības un piederību noteiktām litosfēras daļām skaidro plātņu tektonikas teorija, kas raksturo Zemes cietā, ārējā apvalka (litosfēras) plātņu kustību pa piegulošo mantijas daļu – astenosfēru. Šīs teorijas, sākotnēji kontinentu dreifa teorijas, pamatlicējs (1912) ir vācu polārpētnieks, ģeofiziķis un meteorologs Alfrēds Vēgeners (Alfred Lothar Wegener).

Pastāv vairāki desmiti rūdu izcelsmes teoriju. Tās raksturo procesus, kuru rezultātā veidojas derīgo izrakteņu sakopojumi. Šīs teorijas apvieno divās grupās: rūdas veidojas endogēno (Zemes dzīļu iekšējo) procesu rezultātā; rūdas veidojas eksogēno (Zemes virsmas) procesu rezultātā. Katra teorija skaidro rūdu elementu un vielu izcelsmes, pārneses un uzkrāšanās mehānismu.

Līdzīgi kā citos ģeoloģijas virzienos, derīgo izrakteņu pētījumos nozīmīga teorija ir uniformisms (aktuālisms) jeb uzskats, ka ģeoloģiskie procesi, ieskaitot katastrofiskos, un to intensitāte pagātnē un tagadnē ir līdzīgi. Uniformisma teoriju 1785. gadā izvirzīja skotu ģeologs Džeimss Hatons (James Hutton).

Derīgo izrakteņu ģeoloģijā pētījumu metodikas atšķirības nosaka, vai tiek pētīta izrakteņu iegulu veidošanās un izvietojuma likumsakarības, vai arī notiek konkrētu atradņu meklēšanas un izpētes darbi, lai iegūtu izrakteņus.  

Lai noskaidrotu izrakteņu izcelsmi un izvietojumu, izmanto metodoloģiju, kas raksturīga dažādiem ģeoloģijas virzieniem: tektonikai, struktūrģeoloģijai, magmatisko un metamorfo iežu petroloģijai, sedimentoloģijai, stratigrāfijai, kvartārģeoloģijai, ģeomorfoloģijai, ģeofizikai un ģeoķīmijai. Metožu izvēle ir atkarīga no izrakteņu ģenēzes, ģeoloģiskā vecuma un telpiskā izvietojuma. Piemēram, plaši pazīstamās un izmantojamās joslotās dzelzsrūdas meklē arhaja un proterozoja iežos, jo tās lielā apjomā veidojušās tikai šajā ģeoloģiskās vēstures posmā. Rūdas veidojušās nogulsnēšanās procesos, tādēļ tās meklē vietās, kur eksistēja senie sedimentācijas baseini. Tā kā rūdas veido magnetīts (Fe₂O₄) un citi magnētiski minerāli, meklēšanas un izpētes darbos lieto ģeofizikas metodi magnetometriju. Derīgo komponentu un nederīgo piejaukumu sadalījumu rūdās analizē ar ģeoķīmiskām metodēm.

Atradņu meklēšanā un izpētē konkrētās teritorijās ievēro noteiktu pētījumu un darbu secību. Vispirms iepazīstas ar esošo literatūru, ģeoloģiskajām kartēm, derīgo izrakteņu prognožu kartēm, aerofoto un satelītuzņēmumiem, urbumu un ģeofizikālajiem datiem, kas saistīti ar konkrētu teritoriju.

Tam seko atradņu meklēšanas darbi – urbšana plašā tīklā, ģeofizikālie pētījumi, paraugu noņemšana un analīzes laboratorijā. Pēc tam veic atradņu izpēti, kas ietver urbšanu ciešā tīklā, izpētes skatrakumu un grāvju ierīkošanu, detalizētus ģeoķīmiskos un ģeofizikālos pētījumus, pazemes ūdeņu pētījumus, papildus paraugu noņemšanu un analīzes.

Iegūtie dati ļauj novērtēt turpmāko ieguldījumu pamatotību. Ja tas apstiprinās, sāk derīgā izrakteņa iespējamās ieguves tehniski ekonomisko izvērtējumu vairākās stadijās: paraugu mineraloģiskās un ķīmiskās analīzes, fizikāli mehāniskos testus, rūdu apstrādes un bagātināmības izmēģinājumus. Tiek izstrādāti izrakteņu ieguves, tehniskie un biznesa plāni. Šajā stadijā darbu beidz ģeoloģiskās izpētes speciālisti un to sāk par kalnrūpniecību atbildīgie ģeologi un inženieri. Tiek veidoti karjeri vai pazemes izstrādnes un to infrastruktūra, notiek derīgo izrakteņu ieguve. Vienlaikus veic vērtīgo komponentu bagātināšanu, attīrīšanu no kaitīgajiem piejaukumiem, gatavā produkta transportu un tirdzniecību. Parasti no atradņu meklēšanas darbiem līdz izrakteņu ieguves uzsākšanai paiet vismaz 10 gadi.

Izrakteņu ieguves kompānijām ir nepieciešami ievērojami līdzekļi noslēguma stadijai – ieguves izstrādņu rekultivācijai un slēgšanai. Agrāko izstrādņu teritorijai ir jārada pēc iespējas mazāks kaitējums apkārtējai videi, tai jāiekļaujas dabā vai jābūt turpmāk saimnieciski izmantojamai.

Jau kopš akmens laikmeta sākuma cilvēki sāka izvēlēties atbilstošas formas un stiprības akmens materiālus un apstrādāt tos kā darba rīkus. Krama, krāsvielu, sāls un citu dabisku materiālu laušana un rakšana ir derīgo izrakteņu ieguves pirmsākumi. Liecības par vissenākajiem ieguves darbiem atrodamas Svazilendā, Āfrikā, kur cilvēki pirms 43 000 gadiem kā krāsvielu ieguva dzelzs minerālu hematītu (dabisku sarkanu pigmentu). Bronzas laikmetā un dzelzs laikmetā darba rīku un ierīču ražošanai ieguva un bagātināja metālu rūdas, veidoja lauztuves un pat nelielas šahtas.

Pirmos viedokļus par derīgo izrakteņu veidošanās apstākļiem, iespējams, izteica sengrieķu filozofi un zinātnieki. Teofrasts (Θεόφραστος) grāmatā “Par akmeņiem” (Περὶ λίθων, 4. gs. p. m. ē.) aprakstīja vairākus minerālus, rūdas un būvmateriālu veidus. Senās Romas zinātnieks Plīnijs Vecākais (Gaius Plinius Secundus) publicēja dažādus izsmeļošus minerālu un metālu aprakstus par to praktisku izmantošanu savā 37 sējumu dažādām nozarēm veltītā enciklopēdiskā darbā “Dabas vēsture” (Naturalis Historia, 1. gs.).

Būtisku posmu derīgo izrakteņu ģeoloģijas attīstībā iezīmēja vācu zinātnieka Georgija Agrikolas (Georgius Agricola) darbība. Ap 1550. gadu viņš izstrādāja grāmatu “Par metāliem (minerāliem)” (De re Metallica, izdota pēc viņa nāves 1556. gadā), kurā aprakstīja rūdu dzīslas, rūdu minerālus, to veidošanās apstākļus, rūdu meklēšanas un izpētes darbus, rūdu ieguvi un metālu kausēšanu. Viņš uzskatīja, ka rūdas veidojas no karstiem šķīdumiem, kas cirkulē pa plaisām Zemes dzīlēs. Šis viedoklis mūsdienu skatījumā pareizi ataino hidrotermālo rūdu veidošanos. Krievu zinātnieks Mihails Lomonosovs (Михаил Васильевич Ломоносов) 1750.–1760. gadā vairākās grāmatās aprakstīja metālu rūdu un enerģijas resursu izcelsmi. Nozīmīgākā no M. Lomonosova grāmatām ģeoloģijā ir “Par Zemes slāņiem” (О слоях земных, 1763).

Divas pretrunīgas ģeoloģijas teorijas, kuras skaidroja arī derīgo izrakteņu veidošanos, attīstījās 18. gs. 70.–80. gados. Neptūnisms skaidroja iežu veidošanos ūdens vidē; nozīmīgākais pārstāvis – vācu ģeologs Ābrahams Gotlobs Verners (Abraham Gottlob Werner), bet plutonisms skaidroja, ka ieži ir veidojušies karstuma jeb uguns iespaidā; nozīmīgākais pārstāvis – itāļu ģeologs Antons Lacāro Moro (Anton Lazzaro Moro). Abas šīs teorijas turpināja attīstīties paralēli, taču pakāpeniski noskaidrojās, ka daļa iežu un derīgo izrakteņu (magmatogēnie un metamorfogēnie) rodas Zemes dzīlēs, bet daļa – ūdens un pat gaisa vidē virszemē, tādēļ atšķirīgās teorijas zaudēja nozīmi un mūsdienās vairs nav aktuālas.  

Franču profesors Žozefs Furnē (Joseph Fournet) 19. gs. 30. gados pauda viedokli par minerālu un rūdu veidošanos no kausējuma – magmas. Attīstījās arī zināšanas par praktiski noderīgu nogulumiežu veidošanos ūdens vidē, par rūdu hidrotermālu (no karstajiem šķīdumiem) izcelsmi. Zviedrijā dzimušais amerikāņu ģeologs Valdemārs Lindgrēns (Waldemar Lindgren) četros izdevumos publicēja grāmatu “Derīgo izrakteņu atradnes” (Mineral deposits, 1913–1933), kurā iekļauta arī mūsdienīga derīgo izrakteņu klasifikācija. V. Lindgrēna darbi uzsāk mūsdienu derīgo izrakteņu ģeoloģijas attīstību.

20. gs. sākumā straujas rūpniecības attīstības dēļ krasi pieauga rūdu ieguves apjomi un sāka iegūt jaunus izrakteņu veidus, it sevišķi metālu rūdas. Pieauga arī zinātnisko pētījumu skaits par derīgajiem izrakteņiem. Līdz 20. gs. vidum derīgo izrakteņu ģeoloģijā dominēja atsevišķu iegulu izcelsmes pētījumi. 20. gs. 30. gados kļuva populāri pētījumi par rūdu iegulu saikni ar kalnu veidošanās notikumiem un to veidojumiem, bet 20. gs. 60. gados – par izrakteņiem un sedimentācijas procesiem. Rūdu atradņu izvietojuma saistība ar plātņu tektoniku kļuva aktuāla kopš 20. gs. 70. gadiem, bet 80. gadu beigās paplašinājās zināšanas par seno klimatu ietekmi uz Zemes dzīļu resursu veidošanos. Kopš 21. gs. sākuma progresē priekšstati par mantijas uzbūves un siltumplūsmu ietekmi uz rūdu ģenēzi un derīgo izrakteņu veidošanās apstākļu pētījumos tiek iesaistīta fizikālā un matemātiskā modelēšana.

Nozīmīga vieta derīgo izrakteņu ģeoloģijā ir naftas, gāzes, ogļu un citu enerģijas resursu pētījumiem. Ogļu ieguve un pētījumi strauji attīstījās kopš industriālās revolūcijas Lielbritānijā 18. gs., kad šo kurināmo sāka izmantot tvaika dzinēju darbināšanai, vēlāk tērauda liešanai.

Ogļu atradņu veidošanās apstākļu un izplatības likumsakarību pētījumos plaši izmantoja sedimentoloģijas metodes un paleoģeogrāfiskās rekonstrukcijas. 19. gs. 40.–50. gados sāka iegūt naftu, lai ražotu petroleju lampām, bet 80. gados sāka pieaugt ieguves apjoms, jo naftas produktus izmantoja kā kurināmo lokomotīvēm un automobiļiem. Dabasgāzi līdz 19. gs. 80. gadiem izmantoja lampām, pēc tam plītīm, bet 20. gs. sākumā–vidū cauruļvadu izveide dabasgāzes transportam veicināja tās izmantošanu arī māju apkurei, rūpnīcām un elektrības ražošanai. Lielais pieprasījums pēc naftas un gāzes noteica straujo naftas un gāzes ģeoloģisko pētījumu attīstību, kā arī sekmēja ogļūdeņražu cilmiežu, kolektoriežu un rezervuāru sedimentoloģiskus, stratigrāfiskus, struktūrģeoloģiskus un ģeofizikālus pētījumus. 

Derīgo izrakteņu ģeoloģijā mūsdienās notiek plašu sistēmu analīze, kas ietver izrakteņu iegulas un rūdas veidojošo fluīdu pieplūdes ceļus. Derīgo izrakteņu prognozes, meklēšanas un izpētes darbi pamatojas uz plātņu tektonikas principiem un aizvien pieaugošām zināšanām par Zemes mantijas uzbūvi un siltumplūsmām. Mūsdienās ir izsmelta lielākā daļa derīgo izrakteņu atradņu ar augstu derīgo komponentu saturu, savukārt rūdu ieguves un bagātināšanas tehnoloģijas attīstās. Tas ļauj veikt ieguves darbus lielās atradnēs ar zemām rūdu koncentrācijām, kuru izpētē plaši lieto ģeoķīmiskās un ģeofizikālās metodes. Rūdu ķermeņu uzbūves, derīgo komponentu un kaitīgo piejaukumu sadalījuma raksturojumam aizvien vairāk izmanto matemātiskās modelēšanas metodes.

Naftas un gāzes ģeoloģiskās izpētes un ieguves darbi notiek gan sauszemē, gan jūrās un okeānos aizvien dziļāka ūdens apstākļos. Meksikas līcī naftu un gāzi iegūst jau 2500–2600 m dziļumā. Kopš 20. gs. beigām un 21. gs. sākuma attīstās slānekļa naftas un slānekļa gāzes ieguve: šos ogļūdeņražus iegūst tieši no cilmiežiem (mālaini un karbonātiski nogulumi ar organisko vielu piejaukumu), izmantojot virzītus (horizontālus) urbumus un radot mākslīgu plaisainību cilmiežos. Naftas un dabasgāzes pētījumos lieto urbšanas darbos iegūtos datus, ģeofizikālās metodes (galvenokārt seismoakustisko profilēšanu), kā arī sedimentoloģijas un secību stratigrāfijas principus un metodes.

A. Karpinska vārdā nosauktais Krievijas zinātniski pētnieciskais ģeoloģijas institūts (Всероссийский научно-исследовательский геологический институт им. А. П. Kарпинского, ВСЕГЕИ) nodarbojas ar metālu rūdu prognozēm, ģeoloģisko modelēšanu, derīgo izrakteņu veidošanās un izplatības likumsakarību noskaidrošanu. Amerikas Savienoto Valstu (ASV) Ģeoloģijas dienests (United States Geological Survey) ir viena no pasaules vadošajām ģeoloģijas institūcijām, kas veic plašus pētījumus Zemes zinātnēs, t. sk. derīgo izrakteņu ģeoloģijā, un apkopo statistisku informāciju par dažādu izrakteņu bilancēm ASV un pasaulē. Ekonomiskās ģeoloģijas birojs (Bureau of Economic Geology) Teksasas Universitātē Ostinā (The University of Texas at Austin) veic pētījumus par enerģijas resursiem, ģeoloģisko un derīgo izrakteņu kartēšanu, hidroģeoloģiju, ģeoķīmiju un citām jomām. Ekonomiskās ģeoloģijas pētījumu centrs (Economic Geology Research Centre, EGRU) Džeimsa Kuka Universitātē (James Cook University) Austrālijā nodarbojas ar pētījumiem derīgo izrakteņu ģeoloģijā, nodrošina zināšanu pārnesi šajā jomā pētnieku, industrijas profesionāļu un kompāniju vidū. Ekonomiskās ģeoloģijas pētījumu institūts (Economic Geology Research Institute, EGRI) Vitvatersrandas Universitātes (University of the Witwatersrand) Zinātņu fakultātē (Faculty of Science) Dienvidāfrikas Republikā veic pētījumus Dienvidāfrikā un citur pasaulē par arhaja metālu iegulu veidošanos, slāņoto intrūziju mineralizāciju un proterozoja vara atradnēm. Ekonomiskās ģeoloģijas un petroloģijas pētījumu struktūrvienība (Petrologie und Lagerstättenforschung fachgruppe) Mārtiņa Lutera Halles–Vitenbergas Universitātē (Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg) Vācijā veic pētījumus par melnajiem un krāsainajiem metāliem, retzemju elementiem, derīgo izrakteņu iegulu veidošanās apstākļiem un izmaiņām. Kolorado Kalnrūpniecības skola (Colorado School of Mines) ASV ir universitāte, kas nodarbojas ar pētījumiem derīgo izrakteņu izpētes, ieguves, apstrādes un izmantošanas jomās.

American Association of Petroleum Geologists (AAPG) Bulletin (kopš 1917, izdevējs Amerikas naftas ģeoloģijas asociācija (American Association of Petroleum Geologists) – raksti par naftas ģeoloģiju un citiem ģeozinātņu jautājumiem. Ore Geology Reviews (kopš 1986, izdevējs Elsevier) – zinātniskie raksti par rūdu izcelsmi un izpēti. Economic Geology (kopš 1905, izdevējs Ekonomiskās ģeoloģijas biedrība, Society for Economic Geologists) – raksti par dažādiem derīgo izrakteņu ģeoloģijas jautājumiem. Marine and Petroleum Geology (kopš 1984, izdevējs Elsevier) – zinātniskie raksti par dažādiem jūras un naftas ģeoloģijas jautājumiem. Lithology and Mineral Resources, Литология и полезные ископаемые (kopš 1963, izdevējs Krievijas Zinātņu akadēmijas Ģeoloģijas institūts, Геологический институт Российской академии наук) – raksti par pētījumiem litoloģijā un derīgo izrakteņu ģeoloģijā krievu un angļu valodā. International Journal of Coal Geology (kopš 1980, izdevējs Elsevier) – zinātniskie raksti par fosīlajiem enerģijas resursiem. 

G. Agrikolu uzskata par vienu no pirmajiem pētniekiem derīgo izrakteņu ģeoloģijā. V. Lindgrēns ir mūsdienu derīgo izrakteņu ģeoloģijas pamatlicējs, pētījis derīgos izrakteņus ASV, 1905. gadā palīdzējis izveidot žurnālu “Ekonomiskā ģeoloģija” (Economic Geology), daudzu publikāciju autors. Angļu austrāliešu ģeologs Alberts Ernests Kitsons (Albert Ernest Kitson) bija viens no nozīmīgākajiem 19. gs. beigu un 20. gs. sākuma derīgo izrakteņu ģeologiem, veicis sekmīgus ogļu, alumīnija (Al), mangāna (Mn), zelta (Au), dimantu izrakteņu meklēšanas darbus Austrālijā un Āfrikā. Amerikāņu ģeologs, profesors Frederiks Leslijs Rensoms (Frederick Leslie Ransome) pētījia derīgos izrakteņus, rūdu atradnes ASV, bijis daudzu publikāciju autors. Vācu izcelsmes Dienvidāfrikas ģeologs Hanss Merenskis (Hans Merensky) atklāja vairākas hroma (Cr), fosfātu, zelta, platīna (Pt) un dimantu atradnes Dienvidāfrikā un citās Āfrikas daļās. Amerikāņu ģeologs Luiss Kerils Gratons (Louis Caryl Graton) bija Hārvarda Universitātes (Harvard University) profesors un derīgo izrakteņu ieguves kompāniju konsultants, ietekmīgu publikāciju autors derīgo izrakteņu ģeoloģijā. Krievu ģeologs Vladimirs Kreiters (Владимир Михайлович Крейтер) bija pamatlicējs derīgo izrakteņu meklēšanas un izpētes darbu kritērijiem un metodikai Padomju Sociālistisko Republiku Savienībā (PSRS), vairāku grāmatu un mācību līdzekļu autors.  Kanādiešu ģeologs Dankans Remzijs Derijs (Duncan Ramsay Derry) ieguva starptautisku atzinību par Pasaules ģeoloģijas un derīgo izrakteņu atlanta izstrādi (World Atlas of Geological and Mineral Deposits, 1980).