Frank Wigglesworth Clarke, que foi rotulado como o "Pai da Geoquímica", define geoquímica como todo estudo geográfico que envolve mudanças químicas. Victor Goldschmidt, conhecido como um pioneiro da geoquímica moderna, define geoquímica como o estudo da quantidade e da distribuição dos elementos químicos na atmosfera, rochas, solos, minerais e água.
A geoquímica é um campo amplo. Os geoquímicos procuram explicar e quantificar os mecanismos que controlam o ciclo dos elementos entre os diferentes compartimentos da Terra: a atmosfera, a hidrosfera e a litosfera. A geoquímica inorgânica usa a termodinâmica e a cinética para explicar a relação entre os ciclos e as relações dos elementos. A geoquímica orgânica rastreia a habitação humana e outras atividades animais e vegetais na Terra usando indicadores químicos de formas de vida. A geoquímica de exploração usa princípios geoquímicos para localizar suprimentos de água subterrânea, campos minerais, campos de minério, depósitos de petróleo e campos de gás.
O registro geológico, que armazena as informações sobre a evolução química dos componentes da Terra, também serve como arquivo. A interpretação adequada dos resultados analíticos por indivíduos treinados torna a geoquímica uma ferramenta poderosa para resolver problemas geológicos, ambientais e econômicos. No entanto, não entender os problemas em potencial e interpretar incorretamente os dados pode levar a conclusões incorretas dos dados brutos.
