地球生物學是探索物理地球與生物圈之間相互作用的科學研究領域。 這是一個相對年輕的領域，它的邊界是流動的。 與生態學、進化生物學、微生物學、古生物學，尤其是土壤科學和生物地球化學領域有相當大的重疊。 地球生物學應用生物學、地質學和土壤科學的原理和方法來研究生命與地球共同進化的古代歷史以及生命在現代世界中的作用。 地球生物學研究往往側重于微生物，以及生命在改變土壤圈的化學和物理環境中所起的作用，土壤圈存在于巖石圈、大氣層、水圈和/或冰凍圈的交匯處。 它與生物地球化學的不同之處在于，它關注的是空間和時間上的過程和生物體，而不是全球化學循環。

地球生物學研究將地質記錄與現代生物學研究相結合。 它涉及過程 - 生物體如何影響地球，反之亦然 - 以及歷史 - 地球和生命如何一起改變。 許多研究都以尋求基本理解為基礎，但也可以應用地球生物學，例如清理漏油的微生物。

地球生物學采用分子生物學、環境微生物學、有機地球化學和地質記錄來研究生命和地球的進化相互聯系。 它試圖了解自生命起源以來地球發生了怎樣的變化，以及在此過程中它可能是什么樣子。 地球生物學的一些定義甚至突破了這個時間框架的界限——理解生命的起源以及人類在人類世塑造地球方面已經并將繼續發揮的作用。

地球生物學一詞是洛倫斯·巴斯·貝克金 (Lourens Baas Becking) 于 1934 年創造的。用他的話說，地球生物學是一種描述生物體與地球之間關系的嘗試，因為生物體是地球的一部分，其命運與地球的命運交織在一起。 Baas Becking 對地球生物學的定義源于將環境生物學與實驗室生物學統一起來的愿望。 他實踐它的方式與現代環境微生物生態學密切相關，盡管他的定義仍然適用于所有地球生物學。 Bass Becking 在他的《地球生物學》一書中表示，他無意發明一個新的研究領域。 Baas Becking 對地球生物學的理解深受其前輩的影響，包括他在荷蘭微生物學院的老師 Martinus Beyerinck。 其他人包括 Vladimir Vernadsky，他在他 1926 年的著作 The Biosphere 中主張生命改變了地球的表面環境，以及以發現巖石營養細菌而聞名的 Sergei Vinogradsky。

xxx個正式致力于地球生物學研究的實驗室是澳大利亞的 Baas Becking 地球生物學實驗室，該實驗室于 1965 年開放。然而，地球生物學又花了 40 年左右的時間才成為一門根深蒂固的科學學科，部分原因是科技進步 在地球化學和遺傳學領域，使科學家能夠開始綜合研究生命和行星。

1930 年代，阿爾弗雷德·特雷布斯 (Alfred Treibs) 在石油中發現了類似葉綠素的卟啉，證實了其生物來源，從而創立了有機地球化學，并確立了生物標志物的概念，這是地球生物學的一個重要方面。 但是，在開始認真尋找巖石中生命的化學標記之前，幾十年過去了。 在 1970 年代和 80 年代，Geoffrey Eglington 和 Roger Summons 等科學家開始使用 GCMS 等設備在巖石記錄中尋找脂質生物標志物。

在生物學方面，1977 年，卡爾·伍斯 (Carl Woese) 和喬治·福克斯 (George Fox) 發表了地球生命的系統發育學，其中包括一個新領域——古細菌。 在 1990 年代，遺傳學和基因組學研究成為可能，拓寬了生命與地球相互作用的研究范圍。

如今，地球生物學擁有自己的期刊，如 2003 年創辦的地球生物學和 2004 年創辦的 Biogeosciences，并在各大科學會議上得到認可。 它在 2011 年舉辦了自己的戈登研究會議，出版了多本地球生物學教科書，世界各地的許多大學都開設了地球生物學學位課程（見外部鏈接）。

也許最深刻的地球生物學事件是光合細菌將氧氣引入大氣。 地球原始大氣的這種氧化作用（所謂的氧氣災難或大氧化事件）和海洋的氧化作用改變了地表生物地球化學循環和進化選擇的生物類型。

隨后的重大變化是多細胞生物的出現。 氧氣的存在讓真核生物和后來的多細胞生命得以進化。