地球化学研究内容经历了一个历史演变过程。地球化学创始阶段，其研究内容局限为研究“地壳中的原子（包括自然界出现的90多种化学元素和常见的340多种同位素的原子）”和“元素的行为”。现代地球化学则强调“地球的化学组成”、“化学作用”和“化学演化”。从目前地球化学研究对象来看，地球化学的基本任务主要如下：

（1）研究地球（也包括部分天体）的化学组成

这是地球化学最基本的研究内容，它涉及地球（也包括部分天体）中元素及其同位素的组成和时空变化。20世纪30～40年代，地球化学学科建立之时，大量的工作是关于地壳和地壳不同部位、不同地块、不同地质体中各种元素含量和分布的研究。后来，随着地球化学的发展，认识步步深入，逐渐开展了地球各个层圈、地外部分天体的化学组成研究。现在开展的区域地球化学研究、全球地球化学填图等科技计划是这一任务的现实体现。

（2）研究地球（也包括部分天体）的化学作用

地球化学的第二大任务是研究地球各个层圈中（也包括部分天体）发生的地球化学作用。这些地球化学作用丰富多彩、千变万化。地球上发生的陨石雨、地震、火山爆发、崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害是激烈的、易于发现或觉察的，但地壳运动、岩石风化、矿床的形成、化学物质的迁移转化等是缓慢的、不易发现的。不管是激烈的还是缓慢的地质作用过程，都包含了丰富的地球化学作用。描述这些地质作用，发现这些地质作用过程中的化学作用规律，模拟并以简化的形式展示这些地球化学作用过程，将这些地质过程的化学作用原理应用并解决人类工程技术问题（例如地球化学工程等）等，是地球化学研究的重要任务。

可以列举几个方面内容：

1）研究地球演化过程的各种地球化学作用中化学元素的活动性。主要是阐明化学元素在不同物理化学条件的介质中活化、迁移和集中分散的规律，这涉及个别元素化学性质及其行为的研究，包括化学元素的来源，其活化的驱动力以及迁移途径和搬运形式，沉淀富集的规律。着重研究地球演化历史和过程，研究地球各层圈化学元素及其同位素的分布、迁移和集中分散规律，并运用这些规律去解决地学有关理论和实际问题。显然，这些方面的研究成果是建立矿床地球化学模式和环境地球化学模式必不可少的资料。

2）研究化学元素的结合规律。地球化学也研究化学元素在不同固相（主要是各种地质体，也涉及工业固体废物）中以各种形式相互结合在一起形成独立矿物的规律，也就是研究元素的共生组合和赋存形式。这里面包括元素的分配及其晶体化学控制问题，包括元素的物态、键型、价态、在晶体构造中的配位位置以及化合物种类和形式等等。

3）研究不同地球化学过程的化学反应机理。地球化学还研究促使化学反应的物理化学条件和元素地球化学参数，并据以阐述地球化学作用过程所发生的化学反应机理。应用地球化学热力学方法研究地质作用的化学反应方向，运用地球化学方法研究地质作用的化学反应过程和机理。

（3）研究地球（也包括部分天体）的化学演化

地球是有生命的，已经演化了46亿年，还要继续演化发展。地外天体成员也是有生命的，也存在过去的演化历史和将来的演化发展。地球化学的第三大任务是研究地球（也包括部分天体）的化学演化问题。对地球化学演化的研究，尤其要注重各层圈（尤其地壳）不同演化阶段的化学元素及其同位素的组成和演化特征，也要注重某区域、某地质体、某组成岩石和某矿物中的化学元素及其同位素的组成和演化特征。对太阳系的化学演化的研究，要注重太阳星云的化学成分、分馏和凝聚，太阳系各行星与小天体（卫星、小行星、彗星、宇宙尘等）的化学组成和演化特征。