Sedimente sind alle natürlichen Lockermaterialien, die durch physikalische oder chemische Verwitterung mobilisiert, durch Wasser, Luft oder Eis transportiert und dann abgelagert (sedimentiert) werden. Darüber hinaus können Sedimente auch chemisch ausgefällt oder durch Organismen biochemisch produziert werden. Die dabei ablaufenden Prozesse sind in hohem Grade abhängig vom Ablagerungsbereich (Gletscher, aride Salzpfannen, Flussdeltas, tropische Riffe, u.a.) und vom Klima. Werden Sedimente durch physikalische und chemische Prozesse verfestigt (Prozesse der Diagenese), entstehen Sedimentgesteine.

In der Sedimentologie werden die Eigenschaften und die Entstehung von Sedimenten und Sedimentgesteinen untersucht, um daraus prädiktive Modelle abzuleiten. So befasst sich die Sedimentologie zunächst mit der Beschreibung und Klassifizierung der unterschiedlichen Sedimente nach ihrer Zusammensetzung (Komponentenbestand), ihrem Aufbau (Struktur und Textur) und ihren relevanten Eigenschaften (Porosität u.a.). Zudem werden Transport- und Ablagerungsprozesse sowie die Bedingungen der Sedimententstehung, als auch die nach der Ablagerung einsetzenden Veränderungen (Diagenese) erforscht. Ein wichtiger methodischer Ansatz ist dabei, von den Bildungsbedingungen bestimmter heutiger Sedimenttypen auf Ablagerungsbereiche und klimatische Verhältnisse in der geologischen Vergangenheit zu schließen (Prinzip des Aktualismus).

Die stoffliche Charakterisierung und Benennung der Sedimente ist nur der Ausgangspunkt für sedimentologische Studien oder die Erkundung von Rohstoffen. Sedimente bedecken immerhin den größten Teil der Erdoberfläche. Porenreiche Sedimente beherbergen beispielsweise Grundwässer oder auch die fossilen Brennstoffe Erdöl und Erdgas. Letztere bilden sich durch die Umwandlung der in den Sedimentgesteinen eingebetteten organischen Reste. Schon deshalb ist es lohnenswert die rezenten Ablagerungsprozesse und Bildungsbereiche zu untersuchen.

Sedimentabfolgen sind wertvolle Archive, in denen sehr detailliert die Entwicklung unserer Erde aufgezeichnet ist. Das gilt nicht nur für Veränderungen in der Lithosphäre, sondern auch für die Entwicklung der Hydrosphäre, der Atmosphäre und der Biosphäre. Diese Informationen sind Schicht für Schicht, wie auf den Seiten eines Buches, in Sedimentbecken gespeichert. Die Herausforderung liegt darin, diese Informationen mit etwas kriminalistischem Geschick aufzuspüren und auf der Grundlage naturwissenschaftlicher Methoden zu entschlüsseln.

So ist in vielen Sedimenten in Form von Fossilien und Resten organischer Materie die Entwicklung des Lebens auf der Erde archiviert. Viele Sedimente bestehen sogar ausschließlich aus Skelettelementen von Organismen (Kalksteine). Ihr Alter lässt sich auf diese Weise leicht bestimmen. Eine verlässliche genetische Deutung der Sedimentgesteine ist aber nicht möglich ohne das Wissen über den Zeitraum, der für die Ablagerung zur Verfügung stand. Die Stratigraphie ist deshalb ein wichtiges Standbein der Sedimentologie. Laterale Unterschiede in der Gesteinsausbildung (Fazies) und vertikale (zeitliche) Unterschiede müssen erfasst und verstanden werden.

Aus dem Studium der Sedimentgesteine lassen sich nicht nur die Ablagerungsprozesse und das Bildungsmilieu, sondern auch die paläogeographischen und paläoklimatischen Bedingungen während ihrer Entstehung ableiten. Sedimentologische Untersuchungen reichen über die Interpretation von Meeresspiegel-Schwankungen bis hin zur Analyse von Sedimentbecken und ihrer tektonischen Deutung.