Frank Wigglesworth Clarke, người được mệnh danh là "Cha đẻ của Địa hóa học", định nghĩa địa hóa học là tất cả các nghiên cứu địa lý liên quan đến sự thay đổi hóa học. Victor Goldschmidt, được biết đến như một nhà tiên phong của hóa học địa hóa hiện đại, định nghĩa địa hóa học như nghiên cứu về số lượng và sự phân bố của các nguyên tố hóa học trong khí quyển, đá, đất, khoáng chất và nước.
Địa hóa học là một lĩnh vực rộng lớn. Các nhà địa hóa học cố gắng giải thích và định lượng các cơ chế điều khiển sự luân chuyển của các nguyên tố giữa các ngăn khác nhau của Trái đất: khí quyển, thủy quyển và thạch quyển. Địa hóa vô cơ sử dụng nhiệt động học và động học để giải thích mối quan hệ giữa các chu kỳ và mối quan hệ của các nguyên tố. Địa hóa hữu cơ theo dõi nơi cư trú của con người và các hoạt động động thực vật khác trên Trái đất bằng cách sử dụng các chỉ số hóa học của các dạng sống. Địa hóa thăm dò sử dụng các nguyên tắc địa hóa để xác định nguồn cung cấp nước ngầm, mỏ khoáng sản, mỏ quặng, mỏ dầu và mỏ khí đốt.
Hồ sơ địa chất, lưu trữ thông tin liên quan đến sự tiến hóa hóa học của các thành phần trên Trái đất, cũng đóng vai trò như một kho lưu trữ. Việc giải thích đúng các kết quả phân tích của các cá nhân được đào tạo làm cho địa hóa học trở thành một công cụ mạnh mẽ để giải quyết các vấn đề địa chất, môi trường và kinh tế. Tuy nhiên, việc không hiểu các vấn đề tiềm ẩn và hiểu sai dữ liệu có thể dẫn đến kết luận không chính xác từ dữ liệu thô.
