生物地球化学是一门研究影响自然环境组成的化学、物理、地质和生物过程的科学。生物地球化学所研究的自然环境包括生物圈、冰雪圈、水圈、土壤圈(英语:Pedosphere)、大气层和岩石圈。具体来说,它主要研究化学元素在地球内的循环,比如碳循环和氮循环,同时研究这些元素和生命之间在地球上的相互作用和结合。这门科学侧重于研究由生物活动引起的或影响生物活动的化学循环,尤其侧重碳循环、氮循环、硫循环和磷循环。生物地球化学是一门系统科学并与系统生态学(英语:Systems ecology)密切相关。