地球化學是研究地球的化學組成、化學作用和化學演化的科學，它也屬於邊緣學科，是在地質學、化學和物理學三門學科之間互相結合、交叉而產生和發展起來的。地球化學發展至今作用不斷加大，特別是自20世紀70年代中期以來，它與地質學、地球物理學成為固體地球科學的三大支柱。它的研究範圍也在不斷地擴大，從一開始的隻以地球作為研究對象，已經擴展到月球和太陽係等其他天體。
地球化學的理論和研究方法，對人類有著很重要的作用，如礦產的尋找、評價和開發以及農業發展和環境科學等都有很重要的作用。另外，地球科學基礎理論的一些重大研究成果，如界限事件、洋底擴張、岩石圈演化等都離不開地球化學的研究。
在研究方法上，地球化學有自己的一套比較完整和係統的研究方法，它是將地質學、化學和物理學等的基本研究方法和技術進行綜合形成的。將這些方法歸納起來主要有三方麵：野外地質的觀察、采樣；對天然樣品的元素、同位素組成分析和存在狀態的研究；以及用實驗模擬元素遷移、富集地球化學過程等。
在思維方法上，地球化學通過研究收集的對大量自然現象的觀察資料和岩石、礦物中元素含量分析數據的綜合整理，采用歸納法得出規律，再建立各種模型，並用文字或圖表來表達。這種方法又被稱為模式原則。
現在，在研究資料的積累和地球化學基礎理論的成熟和完善的情況下，尤其是地球化學過程實驗模擬方法的建立，地球化學研究方法已經發生了很大的改變，由之前的定性開始轉向定量化、參數化，使我們對自然作用機製的理解得到進一步的加深。現代地球化學還廣泛引入精密科學的理論和思維方法研究自然地質現象，如量子力學、化學熱力學、化學動力學核子物理學等。另外，在研究成效上，電子計算技術的應用使地球化學的推斷能力和預測水平得到了很大的提高。
社會的發展促使著地球化學研究的不斷發展。就目前來看，它的研究方向正在經曆三個較大的轉變，即由大陸轉向海洋，由地表、地殼轉向地幔，由地球轉向球外空間。而且，其研究手段也在不斷進步，地球化學的分析測試手段將會更為精確快速，其中微量、超微量分析測試技術的發展，將可獲得超微區範圍內和超微量樣品中元素、同位素分布和組成資料。當前，地球化學中最有前景的學科有低溫地球化學、地球化學動力學、超高壓地球化學、稀有氣體地球化學及比較行星學等。