地球化学学科发展的基本目标可以概括为如下3个方面：
（1）推动地球科学的发展
天体、地球、生命、人类及元素的起源和演化是当代地球科学面临的基本理论问题。地球化学在解决这些地球科学基本问题时，有其重要的作用。例如，通过对陨石、月球、火星以及近地行星等的地球化学研究，可以了解天体的组成和演化、元素的起源和演化等问题。通过对地球各层圈以及各种地质体中元素及其同位素的化学组成、化学作用及化学演化的地球化学研究，可以了解原始地球的形成和演化、地球生命的起源和演化、全球环境变化等科学问题。地球化学研究成果，直接推动着地球科学的发展。
（2）为资源（能源）勘查与评价利用提供理论依据和方法技术
地球化学研究能够帮助缓解人类面临的能源及资源紧缺局面。例如，通过勘查地球化学的理论和方法技术研究，可能直接或间接地找到深埋于地下的紧缺能源和紧缺矿产资源。通过矿床地球化学、石油地球化学、海洋地球化学和气体地球化学的理论和方法技术研究，可以提供能源及矿产资源勘查评价利用的理论依据，并可能探索新能源和新资源类型，也可能预测能源及矿产资源潜力。通过工艺地球化学研究可以提高能源及矿产资源的经济价值和利用率，可以生产出天然矿产资源的代用材料。
（3）为环境评价与环境改造提供理论依据和方法技术
地球化学的基本原理和方法技术应用于环境科学、生态学、第四纪地质和农业科学，形成了环境地球化学、生态地球化学、第四纪地球化学、地球化学工程学和农业地球化学等分支学科。这些分支学科，从不同的角度，对人类生存环境不同时空尺度出现的环境问题作出科学评价，并提出改善环境和合理利用环境的科学建议。
利用地球化学手段，还可以预测预报地震活动、火山爆发、滑坡、泥石流等地质灾害。这也是为评价和改善人类生存环境做出贡献。