生物地球化学是通过追踪化学元素迁移转化来研究生命与其周围环境的科学。全球生物地球化学循环是研究元素的各种化合物在生物圈、水圈、大气圈、岩石土壤圈之间的迁移和转化。研究生物圈在生物有机体参与下发生的地球化学过程。这一术语首先由维尔纳斯基在1902年提出，作为分支学科，生物地球化学在20世纪20年代基本形成。

生命是无机元素在宇宙特定条件下演化的结果，生命进化长期以来受制于环境，正是地球的物理、化学条件造就了当前生命的形态和组成。许多学者指出生物和地壳的化学元素组成的相似性：地壳丰度较高的元素大多在生命体中也有较高丰度，并成为生命的必需元素；地壳丰度较低的元素大多在生命体中含量也较低。研究者们将这一丰度上的相似性归功于生物进化的结果。原始的脊椎动物文昌鱼选择了铁来构成它血红蛋白的载氧体系，而它的近亲海鞘选择了钒来运载血氧。由于铁在原始海水中的丰度远高于钒，且铁在血液中的载氧效率也高，文昌鱼赢得了进化优势，最后发展成高等脊椎动物，而海鞘却进入了进化的死胡同，至今仍是海鞘。生命与环境在生物地球化学量上的这种制约关系，至今仍是决定生命健康的根本法则。中国有些山区农村的地方性克山病、大骨节病和甲状腺肿即是某些化学元素（如硒，碘等）在水土中含量过低造成；当工业污染将许多本来在地球表面含量甚微的元素（如汞、镉等）带入环境后，人和环境在化学元素丰度上的乎行关系就被破坏，癌症和其它恶病也许会随之而来。生物地球化学量研究的目标是探索生命及其无机环境（即地壳、土壤、海水等）在元素组成上的丰度关系，这种关系可能源自生命进化过程，并决定了当前生命对环境化学状态的依赖性。