الجيوكيمياء علم يطبق مبادئ الكيمياء على دراسة الأرض، ويبحث في توزيع العناصر والمركبات والنظائر في القشرة الأرضية والمياه والغلاف الجوي والعمليات الطبيعية التي أدت إلى هذا التوزيع. يستفاد منه عملياً في التنقيب عن الخامات والنفط والغاز الطبيعي من خلال تحليل كميات ضئيلة من المعادن والغازات في الصخور والتربة والنباتات والمياه الجوفية، إذ قد يدل وجود تركيز غير عادي على مخزون كبير تحت السطح. ومن فروعه جيولوجيا النظائر، التي تستخدم قياس نظائر مثل الرصاص والسترونتيوم لتقدير أعمار الصخور والأرض وصخور القمر. ويفسر هذا العلم نشأة طبقات الأرض من كتلة منصهرة غاصت فيها المواد الأثقل إلى المركز وطفَت المواد الأخف إلى السطح، كما يصنف العناصر بحسب ألفتها للحديد أو الكبريت أو الصخور أو الجو أو المركبات العضوية الحية.