A Petrologia é um campo da geologia responsável pelo estudo científico das rochas, processos geológicos, textura e estrutura. Estuda também, além da sua origem, história, ocorrência e composição química. 

Petrologia vem da palavra grega “petra”, que significa rocha e “logia” que significa estudo. Os cientistas dessa área estão interessados em como as rochas são formadas, o que elas incluem, como as mudanças nas condições durante a sua formação podem levar a mudanças na sua composição e estrutura,  como as rochas envelhecem e como podem ser usadas. A petrologia depende em grande parte dos princípios e métodos da mineralogia, uma vez que a maioria das rochas são compostas de minerais e são formadas nas mesmas condições que eles.  

Os termos petrologia sedimentar, petrologia ígnea e petrologia metamórfica são usados para descrever as diferentes áreas de pesquisa neste campo. A petrologia ígnea se concentra na composição e textura das rochas ígneas (como basalto e granito que se cristalizaram a partir magma). A petrologia sedimentar, na composição e textura das rochas sedimentares (como arenito, xisto ou calcário, que consistem em pedaços ou partículas derivadas de outras rochas ou sedimentos biológicos ou químicos) E, finalmente, a petrologia metamórfica, que se concentra na composição e textura das rochas metamórficas (como xisto, mármore e gnaisse, que eram rochas originalmente sedimentares ou ígneas, mas que sofreram alterações químicas, mineralógicas ou texturais devido a extrema pressão, temperatura ou ambos).  

No campo, a petrologia pode incluir a identificação de diferentes tipos de rocha, bem como o estudo de estratos de rocha e várias estruturas geológicas.  

No laboratório, os petrologistas sintetizam e manipulam as condições de formação de uma determinada rocha, para vivenciar sua origem. Nesta subárea, conhecida como petrologia experimental, os cientistas podem testar hipóteses ou duplicar as condições naturais a fim de compreender melhor sobre o processo de formação rochosa. Os experimentos são especialmente úteis para estudar rochas da crosta inferior e do manto superior. O trabalho dos petrologistas experimentais lançou as bases sobre as quais foi construída a compreensão moderna dos processos ígneos e metamórficos. Nos laboratórios, há também, equipamentos que podem ser usados para analisar amostras de rochas, como espectrômetros de massa, que podem ser usados para determinar a composição de rochas.   

Na indústria, os estudos petrológicos são usados por inúmeras empresas minerais e de petróleo. Os especialistas na área também podem atuar como consultores para pessoas como escultores, engenheiros e pedreiros que desejam aprender mais sobre os materiais com que trabalham.