地球及其子系统内部、系统与环境间总是处于相对不平衡状态，因此，地球不仅有复杂的组成，而且是一个在不断运动着的物质体系。
地球系统的物质运动可以表现为力学的、物理学的、化学的和生物学的运动形式，而且各种运动形式相互作用，构成综合、复杂的高级运动。对地球及各子系统中各类基础运动形式的综合研究，是地球科学的目标和任务。
地球物质的各种运动形式互相依存和互相制约，并可以互相转化。以大洋板块向大陆板块之下的俯冲为例：当洋壳板块在板块会聚带向大陆之下俯冲时，主要表现为构造（力学）运动；随洋壳板块下插，板块的温度压力不断升高（物理环境的变化），导致洋壳板块脱水和变质，甚至产生岩浆（化学反应）。在这一过程中，洋壳板块的远洋沉积物中所含的生物遗体或其他有机分子可以发生降解作用（生物化学反应）。
地球形成初期，地球物质经分异形成了圈层结构。而后，圈层间不断发生的物质和能量交换及动量的传递、对流等，使地球整体构成一个完整的动力学系统。因此，不同圈层间物质的相互作用是推动地球发展演化的动力。
在地球的圈层结构形成后的漫长时期，均有岩浆、沉积、变质作用和造山运动发生，表明在地球历史中相同的地质事件可以重复出现。然而，随时间推移类似事件的特性会发生变化。例如，源自地幔的岩浆作用仅在前寒武纪才能产生科马提岩浆，以后则只能产生玄武岩浆；又如，随着大气成分的演变，在早前寒武纪形成的沉积铁矿以硅铁建造为主，震旦纪时主要生成鲕状赤铁矿，显生宙又转为以湖相沉积为主；地球上的生物从无到有，由低级向高级演化，其间还曾发生过大规模的生物大爆炸和生物灭绝事件。以上事实说明，地球的发展演化具有旋回性和非均变性（突变性）发展的特点。
地球演化的旋回性使得有可能通过研究近现代的地质作用来了解历史上的地质作用；地球演化的非均变性又使地球科学家认识到：不能简单、机械地“将今论古”，必须用发展、变化的观点来认识地球的形成演化历史。
地球是一个极其复杂的物质体系，地质体或地球各圈层构成了地球的子系统。地球科学的众多分支学科从不同侧面研究地球的过去和现在。地球运动的载体是地球系统中的物质，原子和离子是这些物质客体中具有独立化学个性的最小组成单位，地球化学从这些最小的物质组成单位入手，着重研究地球及其子系统中物质的化学运动。地球化学的研究目标与其他地球科学一致，它与其他地球科学之间的区别只是在解决问题的途径上有所不同。地球化学与化学研究的物质单位相同但基本目标不同，化学的主要任务是阐明化学元素间的结合力和结合方式、尝试合成新的化合物等，而地球化学是通过应用化学理论来阐明元素在自然界的行为，并借此探索地球的奥秘。从这个意义上讲，地球化学虽然有化学科学的属性，但不应属于化学类学科，而是地球科学中的一个二级学科。它和其他地球科学二级学科一起，对地学起着支撑的作用，它一方面从地球的一种基本运动（化学运动）形式来研究地球，另一方面已进展到以地球或其子系统作为学科的研究对象，地球化学具有很广阔的研究领域。