Ieži cilvēku uzmanību piesaistīja jau senatnē, bet tikai 16. gs. vācu zinātnieks Georgijs Agrikola (Georgius Agricola) 10 sējumu enciklopēdiskajā darbā par minerāliem un iežiem “Par fosīlijām” (De natura fossilium, 1546), kas ietvēra tā laika zināšanas mineraloģijā un ģeoloģijā, norādīja, ka ieži no minerāliem atšķiras pēc neviendabīgā sastāva un minerālus no iežiem var izdalīt mehāniski. 18. gs. iežu pētniecībā bija vērojams progress. Uzkrātais faktu materiāls veicināja iežu klasificēšanu. Pirmo iežu klasifikāciju darbā “Dabas sistēma” (Systema naturae, 1753–1768) 12 izdevumos mēģināja izstrādāt zviedru dabaszinātnieks Kārlis Linnejs (Carl von Linné), piedāvājot iežus dalīt humozos, kaļķainos, mālainos, smilšainos un agregētos iežos, kas ietvēra granītus, gneisus u. c. iežus ar izteiktu struktūru. 1786. gadā vācu ģeologs Ābrahams Gotlobs Verners (Abraham Gottlob Werner) izstrādāja citādu iežu klasifikāciju, dalot tos pēc ģeoloģiskā vecuma: primārajos, pārejas, slāņu, aluviālajos un vulkāniskajos iežos; viņš uzsvēra, ka ieži jāapraksta un jāatšķir pēc sastāva, struktūras, ieguluma apstākļiem un izcelsmes. Par bazaltu un granītu veidošanos īpaša diskusija izveidojās starp “plutonistiem”, kas iežu rašanos skaidroja ar karstuma jeb uguns iedarbību, un “neptūnistiem”, kas iežu veidošanos saistīja ar ūdens vidi, 19. gs. sākumā veicinot iežu pētījumus. Jau 18. gs. beigās tika veikti eksperimenti bazaltu kausēšanā, kas parādīja iežu struktūras atkarību no kausējuma atdzišanas apstākļiem. 19. gs. pirmajā pusē zinātnieki Francijā, Vācijā un Krievijā, vēlāk arī Anglijā un Amerikā veica nozīmīgus iežu fizikālus un ķīmiskus pētījumus, veidoja jaunas klasifikācijas; uzmanību pievērsa arī terminoloģijai. Skotu zinātnieks Džeimss Hatons (James Hutton) norādīja, ka bez magmatiskajiem un nogulumiežiem eksistē arī metamorfie ieži, kuri rodas “Zemes iekšējā karstuma” rezultātā. Tādējādi mācība par iežiem, kas radās 18. gs. beigās, 19. gs. vidū jau bija izveidojusies par patstāvīgu zinātni petrogrāfiju, ietverot arī mācību par metamorfajiem iežiem, bet literatūrā līdztekus terminam "petrogrāfija” sāk lietot arī terminu "petroloģija”.
19. gs. vidū, iežu pētījumos lietojot polarizācijas mikroskopu, petrogrāfijā sākās aprakstošais (fiziogrāfiskais) periods. Uzkrājās apjomīgs faktu materiāls par iežu sastāvu un uzbūvi. Par šī perioda sākumu tiek uzskatīts 1858. gads, kad angļu zinātnieks Henrijs Sorbijs (Henry Clifton Sorby) izdeva darbu "Par kristālu mikroskopisko struktūru saistībā ar minerālu un iežu izcelsmi” (On the microscopical structure of crystal indicating the origin of minerals and rocks), kas bija veltīts mikroskopijai. Plaši mikroskopu sāka lietot tikai pēc 1869. gada, kad iznāca vācu zinātnieka Ferdinanda Cirkela (Ferdinand Zirkel) darbs "Pētījumi par bazaltu mikroskopisko sastāvu un struktūru” (Untersuchungen ȕuber die mikroskopische Zusammensetzung und Struktur der Basaltgesteine), kas uzskatāmi parādīja mikroskopiskās metodes priekšrocības sīkkristālisku iežu pētījumos. Pirmo petrogrāfijas mācību grāmatu 1866. gadā sarakstīja F. Cirkels, bet 1867. gada Krievijā pirmos iežu aprakstus, izmantojot mikroskopu, publicēja Aleksandrs Inostrancevs (Александр Александрович Иностранцев). 1873. gadā Vācijā tika izdots nozīmīgs Heinriha Rozenbuša (Heinrich/Harry Rosenbusch) darbs mikroskopijā "Petrogrāfiski nozīmīgu minerālu mikroskopiskā fiziogrāfija” (Mikroskopische Physiographie der petrographisch wichtigen Mineralisen), kas lika pamatus iežu sistemātikai. Paralēli pilnveidojās kristāloptiskās izpētes metodes, kuru attīstībā būtisks ir krievu zinātnieka Jevgrafa Fjodorova (Евграф Степанович Фëдоров) ieguldījums. Viņš konstruēja ierīci minerālu optisko konstantu noteikšanai, ko nosauca par Fjodorova galdiņu. 19.–20. gs. mijā attīstījās arī vairāki citi pētījumu virzieni; nozīmīgākie kļuva ķīmiskie, fizikālie un eksperimentālie pētījumi. Petroķīmijas attīstībā būtisks ir krievu petrogrāfa Franča Levinsona-Lessinga (Франц Ю́льевич Левинсон-Лессинг) devums, kurš 1897. gadā radīja arī mūsdienās lietoto magmatisko iežu klasifikāciju pēc to ķīmiskā sastāva. Sāka pētīt petrogrāfiskās formācijas un provinces, magmas sastāvu un tās kristalizācijas likumsakarības un metamorfisma procesus.
Tiek uzskatīts, ka 20. gs. 20. gados sākās petrogrāfijas analītiskais periods – petroloģija, jo gadsimtu mijā bija radītas jaunas un pilnveidotas esošās pētījumu metodes. Sāka plaši lietot iežu masīvu struktūrkartēšanu ar mikrostruktūranalīzes metodi, kuru izstrādāja vācu ģeologs Hanss Kloss (Hans Cloos). Izmantojot mikrostruktūranalīzes metodi, var risināt daudzas petroģenētiskas problēmas un noskaidrot praktiskus jautājumus derīgo izrakteņu meklēšanā. Rentgenstruktūranalīze un termiskā analīze deva iespēju pētīt tādus sīkdispersus iežus kā mālus. Īpašu nozīmi ieguva eksperimenti, kas ļāva modelēt Zemes dzīlēs notiekošos procesus. Ķīmiskajos pētījumos centās noskaidrot magmatisko iežu ķīmiskā sastāva izmaiņu likumsakarības, primāro magmu sastāvu un to evolūcijas gaitu. Magmu pētījumos lielu ieguldījumu deva Normans Bovens (Norman Levi Bowen) ar kolēģiem Kārnegija zinātniskās pētniecības institūtā Vašingtonā (Carnegie Institution for Science) Ģeofizikas laboratorijā, iegūstot nozīmīgus datus par daudzkomponentu silikātu sistēmu kristalizāciju. Tika pilnveidota arī iežu ķīmisko analīžu pārrēķinu metodika. Inženierģeoloģiskie un ģeofizikālie pētījumi veicināja iežu fizikāli mehānisko īpašību pētījumus un radīja jaunu petroloģijas virzienu – petrofiziku. 20. gs. otrajā pusē tika veikti vairāki fundamentāli pētījumi par iežu fizikāli mehānisko īpašību, sastāva un uzbūves savstarpējo saistību. Attīstījās mācība par magmatisko formāciju rašanos, kas ļauj aplūkot magmatisko iežu veidošanos saistībā ar Zemes tektoniku. Petroloģijas attīstībā vairāk uzmanības ir veltīts tieši magmatiskajiem iežiem. Metamorfo iežu pētniecība bija mazāk aktuāla līdz 1915. gadā somu zinātnieks Penti Eskola (Pentti Eelis Eskola) formulēja metamorfo fāciju principu, kas ir mūsdienu metamorfo iežu klasifikācijas pamatā. Speciālu laboratorijas metožu izstrāde un lietojums nogulumiežu izpētē veicināja teorētisku vispārinājumu rašanos par svarīgākajām nogulumiežu veidošanās likumsakarībām, kas 20. gs. sākumā ļāva izveidoties patstāvīgai zinātnei litoloģijai jeb sedimentoloģijai. Tas sakrita ar franču ģeologa Lisjēna Kejē (Lucien Cayeux) monogrāfijas "Ievads nogulumiežu petrogrāfiskajos pētījumos” (Introduction à I’étude pétrographique des roches sédimentaires, 1916) izdošanu un pirmo speciālo nogulumiežu petrogrāfijas kursu izveidi augstskolās.
