Sinh địa hóa học là ngành khoa học nghiên cứu các quá trình và phản ứng hóa học, vật lý, địa chất và sinh học chi phối thành phần của môi trường tự nhiên (gồm sinh quyển, băng quyển, thủy quyển, thổ quyển, khí quyển và thạch quyển). Cụ thể, sinh địa hóa học nghiên cứu các chu trình của các nguyên tố hóa học, ví dụ như cacbon và Nitơ, và những phản ứng của chúng với và kết hợp thành sinh vật sống được vận chuyển thôn qua các hệ thống sinh học trên quy mô Trái Đất trong không gian qua thời gian. Lĩnh vực này tập trung vào các chu trình hóa học được phát động hoặc bị ảnh hưởng bởi các hoạt động sinh học. Đặc biệt nhấn mạnh vào việc nghiên cứu các chu trình cacbon, nito, lưu huỳnh, và phosphor. Sinh địa hóa học là ngành khoa học hệ thống liên quan chặt chẽ tới sinh thái học hệ thống.