地球化学是研究地球的化学组成、化学作用和化学演化的科学，它也属于边缘学科，是在地质学、化学和物理学三门学科之间互相结合、交叉而产生和发展起来的。地球化学发展至今作用不断加大，特别是自20世纪70年代中期以来，它与地质学、地球物理学成为固体地球科学的三大支柱。它的研究范围也在不断地扩大，从一开始的只以地球作为研究对象，已经扩展到月球和太阳系等其他天体。
地球化学的理论和研究方法，对人类有着很重要的作用，如矿产的寻找、评价和开发以及农业发展和环境科学等都有很重要的作用。另外，地球科学基础理论的一些重大研究成果，如界限事件、洋底扩张、岩石圈演化等都离不开地球化学的研究。
在研究方法上，地球化学有自己的一套比较完整和系统的研究方法，它是将地质学、化学和物理学等的基本研究方法和技术进行综合形成的。将这些方法归纳起来主要有三方面：野外地质的观察、采样；对天然样品的元素、同位素组成分析和存在状态的研究；以及用实验模拟元素迁移、富集地球化学过程等。
在思维方法上，地球化学通过研究收集的对大量自然现象的观察资料和岩石、矿物中元素含量分析数据的综合整理，采用归纳法得出规律，再建立各种模型，并用文字或图表来表达。这种方法又被称为模式原则。
现在，在研究资料的积累和地球化学基础理论的成熟和完善的情况下，尤其是地球化学过程实验模拟方法的建立，地球化学研究方法已经发生了很大的改变，由之前的定性开始转向定量化、参数化，使我们对自然作用机制的理解得到进一步的加深。现代地球化学还广泛引入精密科学的理论和思维方法研究自然地质现象，如量子力学、化学热力学、化学动力学核子物理学等。另外，在研究成效上，电子计算技术的应用使地球化学的推断能力和预测水平得到了很大的提高。
社会的发展促使着地球化学研究的不断发展。就目前来看，它的研究方向正在经历三个较大的转变，即由大陆转向海洋，由地表、地壳转向地幔，由地球转向球外空间。而且，其研究手段也在不断进步，地球化学的分析测试手段将会更为精确快速，其中微量、超微量分析测试技术的发展，将可获得超微区范围内和超微量样品中元素、同位素分布和组成资料。当前，地球化学中最有前景的学科有低温地球化学、地球化学动力学、超高压地球化学、稀有气体地球化学及比较行星学等。