从19世纪开始，一些工业国家逐渐开展系统的地质调查和填图、矿产资源的寻找及开发利用促进了地球化学的萌芽。 相关书籍
1838年，德国舍恩拜因首先提出“地球化学”这个名词。
19世纪中叶以后，分析化学中的重量分析、容量分析逐渐完善；化学元素周期律的发现以及原子结构理论的重大突破，为地球化学的形成奠定了基础。
1908年，美国克拉克发表《地球化学资料》一书。挪威戈尔德施密特在《元素的地球化学分布规则》中指出化学元素在地球上的分布，这使地球化学从主要研究地壳的化学纽成转向探讨化学元素在地球中分布的控制规律。
1927年他组织和领导了世界上第一个地球化学研究机构——生物地球化学实验室。
1907年美国化学家博尔特伍德发表了第一批化学铀-铅法年龄数据。30～40年代铀-钍-铅法、钾-氩法、钾-锶法、普通铅法、碳-14法等逐步发展完善，使同位素地质年代学初具规模。
在这个时期，中国在元素地球化学、同位素地质年代学方面也取得了一批重要成果，
地球化学主要研究地球和地质体中元素及其同位素的组成，定量地测定元素及其同位素在地球各个部分(如水圈、气圈、生物圈、岩石圈)和地质体中的分布；研究地球表面和内部及某些天体中进行的化学作用，揭示元素及其同位素的迁移、富集和分散规律；研究地球乃至天体的化学演化，即研究地球各个部分，如大气圈、水圈、地壳、地幔、地核中和各种岩类以及各种地质体中化学元素的平衡、旋回，在时间和空间上的变化规律。 相关书籍
基于研究对象和手段不同，地球化学形成了一些分支学科。
元素地球化学是从岩石等天然样品中化学元素含量与组合出发，
比如已经测得太阳系各行星形成的年龄为45～46亿年，太阳系元素的年龄为50～58亿年等等。另外在矿产资源研究中，
有机地球化学是研究自然界产出的有机质的组成、结构、性质、空间分布、在地球历史中的演化规律以及它们参与地质作用对元素分散富集的影响。生命起源的研究就是有机地球化学的重要内容之一。
天体化学是研究元素和核素的起源，元素的宇宙丰度，宇宙物质的元素组成和同位素组成及其变异，天体形成的物理化学条件及在空间、时间的分布、变化规律。
环境地球化学是研究人类生存环境的化学组成化学作用、化学演化及其与人类的相互关系，目前是人们未来研究的热门方向。