มหายุคทางธรณีวิทยา (อังกฤษ: geologic era) เป็นช่วงเวลาย่อยของธรณีกาลที่แบ่งบรมยุคไปเป็นหน่วยเวลาที่เล็กกว่า[1] บรมยุคฟาเนอโรโซอิกถูกแบ่งเป็นสามช่วงเวลา คือ: มหายุคพาลีโอโซอิก, มหายุคมีโซโซอิก และมหายุคซีโนโซอิก ที่แบ่งตามบันทึกฟอสซิล มหายุคเหล่านี้ถูกแยกด้วยการสูญพันธุ์: การสูญพันธุ์ใหญ่ที่สามอยู่ระหว่างมหายุคพาลีโอโซอิกกับมหายุคมีโซโซอิก และการสูญพันธ์ใหญ่ที่ห้าอยู่ระหว่างมหายุคมีโซโซอิกกับมหายุคซีโนโซอิก[2]บรมยุคเฮเดียน, บรมยุคอาร์เคียน และบรมยุคโพรเทอโรโซอิกเคยถูกเรียกรวมเป็นพรีแคมเบรียน ซึ่งกินเวลาไป 4 พันล้านปีของประวัติศาสตร์โลก โดยอิงจากการปรากฏตัวของสัตว์ประเภทหอยเปลือกแข็ง อย่างไรก็ตามในช่วงปัจจุบัน บรมยุคอาร์เคียนและบรมยุคโพรเทอโรโซอิกได้มีการแบ่งมหายุคเป็นของตนเองแล้วมหายุคทางธรณีวิทยาสามารถแบ่งออกเป็นยุคทางธรณีวิยา ถึงแม้ว่ามหายุคอาร์เคียนยังไม่ได้มีการแบ่งยุคสมัยก็ตาม[3]