• Sinh địa hóa học theo dõi chu trình của các nguyên tố trong các quyển chịu tác động bởi các quá trình sinh học và địa chất học, đặc biệt sự phân bổ và chuyển động giữa các nguồn dự trữ.
• Cổ đại dương học và cổ khí hậu học sử dụng các thuộc tính của các trầm tích, lõi băng hay các tài liệu sinh học để suy đoán trạng thái quá khứ của các đại dương, khí quyển hay khí hậu.

Ngoài ra, các chuyên ngành hiện đại khác được biết chung như là Khoa học hệ thống Trái Đất tiếp cận tới toàn bộ Trái Đất như là một hệ thống theo đúng nghĩa của nó, mà nó tiến hóa như là kết quả của các tác động tích cực và tiêu cực giữa các hệ thống hợp thành:

• Khí tượng học mô tả, giải thích và dự báo thời tiết trên cơ sở tác động tương hỗ chủ yếu giữa đại dương và khí quyển.
• Khí hậu học mô tả và giải thích khí hậu theo thuật ngữ của sự tương tác giữa các quyển như đá quyển, thủy quyển, khí quyển, băng quyển và sinh quyển.
• Các học thuyết Gaia giải thích các biến đổi của hệ thống Trái Đất theo thuật ngữ của các tác động của sinh quyển.

Giống như các nhà khoa học khác, các nhà khoa học về Trái Đất sử dụng các phương pháp khoa học: cố gắng đưa ra công thức cho các giả thuyết sau khi quan sát và thu thập dữ liệu về các yếu tố tự nhiên và sau đó kiểm tra các giả thuyết này. Trong khoa học về Trái Đất, dữ liệu thông thường đóng một vai trò cực kỳ quan trọng trong việc kiểm tra và chứng minh các giả thuyết. Việc tiếp cận hệ thống, bằng cách sử dụng tổ hợp của các mô hình máy tính cũng như kiểm tra giả thuyết bởi các dữ liệu vệ tinh hay dữ liệu của các tàu khoa học, đã tăng thêm khả năng để các nhà khoa học có thể giải thích các biến đổi trong quá khứ và trong tương lai có thể xảy ra của hệ thống Trái Đất.