Frank Wigglesworth Clarke, który został oznaczony jako "ojciec geochemii", definiuje geochemię jako całość geograficzną, która obejmuje zmiany chemiczne. Victor Goldschmidt, znany jako pionier współczesnej geochemii, definiuje geochemię jako badanie ilości i rozmieszczenia pierwiastków chemicznych w atmosferze, skałach, glebach, minerałach i wodzie.
Geochemia to szeroka dziedzina. Geochemicy starają się wyjaśnić i określić ilościowo mechanizmy kontrolujące cykliczne przemieszczanie się elementów między różnymi obszarami Ziemi: atmosfery, hydrosfery i litosfery. Geochemia nieorganiczna wykorzystuje termodynamikę i kinetykę do wyjaśnienia zależności między cyklami i zależnościami pierwiastków. Geochemia organiczna śledzi ludzkie zamieszkiwanie oraz inną aktywność zwierzęcą i roślinną na Ziemi za pomocą chemicznych wskaźników form życia. Geochemia eksploracji wykorzystuje zasady geochemiczne do lokalizowania zasobów wód podziemnych, pól mineralnych, złóż rudy, złóż ropy naftowej i pól gazowych.
Zapis geologiczny, w którym przechowywane są informacje dotyczące chemicznej ewolucji składników Ziemi, służy również jako archiwum. Właściwa interpretacja wyników analitycznych przez przeszkolone osoby sprawia, że geochemia jest potężnym narzędziem do rozwiązywania problemów geologicznych, środowiskowych i ekonomicznych. Jednak niezrozumienie potencjalnych problemów i błędna interpretacja danych może prowadzić do nieprawidłowych wniosków na podstawie nieprzetworzonych danych.
