科学技术是人类生产实践知识的结晶，它的发展依赖于社会生产。
地球化学是20世纪30年代奠基的科学，但其思想萌芽起源甚早。在我国的商代已使用铜器，春秋战国时期，铁、铜的采冶已有了普遍的发展。当时，人们在矿业生产劳动中已有了一些有关金属的共生、分带和地球化学找矿标志的直观认识。在春秋时期的《管子·地数篇》一书中记有“山上有赭（注：褐铁矿）者，其下有铁；上有铅者，其下有银；上有丹砂者，其下有金；上有慈石者，其下有金铜此山之见荣者也”。我国封建社会的延续，阻碍了科学技术和生产的发展。近代地球化学思想的出现始于欧洲。18世纪下半叶，英国开始了世界最早的工业革命。欧洲近代生产的兴起，促进了采矿和地质学的发展。瑞士化学家松拜因（Schöbein）第一次提出“地球化学”的名词。1842年，他预言，有了地球化学，才能有真正的地质科学。约又半个世纪以后，由于结晶学、矿物学、物理学和化学等有关学科研究的不断深入，促进了地球化学学科的萌芽。19世纪前半叶，在美国、北欧和苏联，不同的地球化学学派为现代地球化学的建立都做出了自己的贡献。
美国学者克拉克（F.W.Clark）最早研究了大陆地壳元素的平均含量，1908年他的《地球化学资料》（Data of Geochemistry）一书出版，该书发表的地壳中50种元素平均含量的数据，至今仍有重要的参考价值。当时，克拉克及其合作者对地球化学研究内容的认识比较狭窄，认为地球化学是研究元素在地壳中的丰度问题；克拉克关于元素丰度的成果仅为元素的质量丰度值。地球科学的发展，要求人们对地球乃至宇宙体中元素丰度的认识不仅限于量的属性，还应认识元素存在的质的属性，即元素存在状态的不同。
在20世纪20年代以来，苏联学者维尔纳茨基（В.И.верадский）和费尔斯曼（А.Е.Ферсман）确立了研究地壳中原子自然演化历史的方向。注重研究元素在不同地质条件下的共生组合与迁移的规律。他们研究的范围相当广泛，系统地总结了不同地质作用中元素的地球化学行为。维尔纳茨基1924年出版的《地球化学概论》和费尔斯曼1933年至1939年出版的四卷《地球化学》巨著是地球化学的宝贵文献。
从20世纪30年代到40年代，挪威学者戈尔德施密特（V.M.Goldschmidt）开创了地球化学中的晶体化学研究方向，取得了重要成果。他运用原子和离子半径以及极化效应揭示元素在矿物中的分配和结合规律，使晶体化学成为地球化学的理论基础之一。他的元素地球化学分类和个别元素地球化学的研究都是开创性的。戈尔德施密特及其同事们的工作，对提高地球化学学科的理论具有重要贡献和深远影响。
整个19世纪，地球化学还只是零散资料的积累，它是地质学特别是矿物学研究的副产品。进入20世纪，在经历了较长的资料积累和孕育阶段后，主要由于北欧和前苏联学者的巨大工作，才使地球化学发展成为具有现代系统理论的科学。
近30年来，由于生产力和自然科学又有重大发展，近代新的分析测试技术的不断出现，极大地提高了地球化学数据的精度和分析速度。中子活化、电子能谱、红外光谱、核磁共振等多种测试技术的建立，为快速准确地测定元素地球化学数据创造了前所未有的条件。
板块构造理论变革了地球科学，并对岩石学、矿床学和地球化学产生了重大影响，特别在玄武岩的生成、地幔与地壳的组成和演化、板块运动与成矿关系等方面扩大了地球化学的研究领域，改变了旧有观念，许多成岩成矿地球化学的传统观念已被新的认识所代替。
总之，现代地球化学已进入全面深入发展的新阶段，在地质科学领域中日益占有更加重要的地位。
我国地球化学学科的建立，是从解放后才开始的。大力发展地质事业必然需要地球化学。建国以来，开展了几乎所有领域的地球化学研究工作，并取得了多方面的理论与应用成果。与此同时，相继建立了从事教学、科研和生产的专业机构，为促进我国地球化学学科的发展和人才培养做出了贡献。如果说20世纪50年代是我国地球化学奠定基础和初步发展的时期，现在已属于经历了全面发展日趋成熟的阶段。特别是在作用地球化学、找矿地球化学、同位素地球化学和宇宙化学等方面已取得了重要成果。可以预见，我国的地球化学科学事业，在不久的将来必将全面达到世界先进水平。