环境地球化学主要研究人类环境的化学性质、研究污染物在环境中的迁移转化规律、研究环境中的化学物质对生物体和人体健康的影响三个方面 。
从地球化学的角度看：人类环境可分为五个地球化学系统，即表面岩石圈系统、大气系统、水系统、土壤-生物系统和技术系统。为了改善人类环境质量，必须深入了解这些系统的地球化学性质。这些系统是在地质历史过程中逐步演化、依次产生的，它们的化学性质不断地发生变化。
到了近代，人类运用强大的技术力量大规模地改变自然界的面貌，地壳深处大量的化学物质被采掘出来，种类越来越多、数量越来越大的自然界本来不存在的化合物被合成出来，它们中的一部分不可避免地被散布到环境中。在原来环境物质循环的基础上，叠加了这些新的物质的循环，对人类环境质量产生了严重影响。
环境地球化学的重要任务之一就在于及时地研究现代环境化学变化的过程和趋势，在原来地球化学的基础上，更加深入地研究组成人类环境的各个系统的地球化学性质。
人为散发的污染物在环境中不断发生空间位置的移动和存在形态的转化。这种迁移转化的结果，可以向着有利的方向发展，如污染物被稀释、扩散、分解，甚至消失；也可以向着不利的方向发展，如污染物在某些条件下积累起来，转变成为持久的次生污染物。
污染物在环境中的存在形态可以通过各种化学作用不断发生变化，如溶解、沉淀、水解、络合与整合、氧化、还原、化学分解、光化学分解和生物化学分解等。
污染物的存在形态不同，其毒性也往往不同，如六价铬的毒性大于三价铬，铜的络离子的毒性小于铜离子，且络离子愈稳定，其毒性愈小。
污染物的存在形态不同，生物对它的吸收作用也不同，如水稻易于吸收金属汞、甲基汞，而不吸收硫化汞。在环境污染研究中，不但要研究污染物的总量，还必须研究污染物的形态。
在一个特定的环境中，污染物的存在形态取决于环境的地球化学条件，如环境的酸碱条件、氧化-还原条件，环境中胶体的种类和数量、环境中有机质的数量和性质等。
地球化学的研究表明，在地球表面上的每一特定地区都有它特有的地球化学性质，所以应用地球化学的原理和方法，能够较好地阐明污染物在环境中迁移转化规律。这方面的研究有助于评价环境质量，预测环境质量变化的趋势；有助于了解自然界对污染物的自然净化能力；有助于制定环境标准和制定改造已被污染的环境的措施。
环境地球化学是在生物地球化学的基础上发展起来的。关于环境元素和生命元素的关系，早在40年代，生物地球化学的研究即指出：有机体中所含的化学元素与生物圈中所存在的化学元素成正比；组成有机体的主要元素在生物圈中都是容易形成气体和水溶性化合物的元素。
人体的组成是人类在漫长的岁月中通过新陈代谢，与环境进行物质交换，并通过遗传、变异等过程建立了动态平衡的结果。显然，人类释放到环境中的各种各样的化学物质，必然会以不同的程度进入生物和人的机体。当机体组织不能忍受这些物质时，就会产生严重的后果。汞污染引起的水俣病和镉污染引起的痛痛病是这方面的突出的例子。
环境地球化学在这方面的任务不仅研究现代环境化学组成的变化同生命体、人体化学组成和人类健康的关系，而且在更广阔的地质背景上研究宇宙元素、地壳元素、海洋元素同生命元素之间的关系，研究生命过程的地球化学演化等问题。
