自19世纪近代科学体系建立以来，形成了以研究地球某一某些为主众多学科（如研究地球大气圈气象学、研究岩石圈地质学），人们通过对地球各个构成某些长达一百近年研究，明确地结识到自然过程不但仅局限在地球各个圈层内部以及各个圈层之间，从而对地球各个构成某些之间关联性有了更为深刻结识。20世纪60年代后来，海底扩张说兴起、大陆漂移学说重新复活并发展成为板块运动理论；气候系统概念提出；从天文因素解释第四纪冰期-间冰期旋回变化米兰柯维奇假说成为被广泛接受理论；生态系统和生物地球化学循环过程重要意义也受到高度注重。80年代提出了地球系统科学思想，地球整体性和动态变化性成了人们结识地球新视角，并构成了全球变化研究出发点。
工业革命以来，特别是近50年来，人类活动对自然环境强烈影响已经达到足以导致整个自然系统发生变化限度，成为引起环境变化一种重要因素；人类活动所引起环境变化已不再是局地性问题，人类正在主线性地变化使生命得以在地球上存在各种系统和循环。另一方面，人类生态系统对自然环境变化高度敏感，环境任何变化都对人类生存与发展产生影响甚至构成威胁，人们迫切地但愿理解整个地球环境行为规律，以及人类行为对全球环境整体行为影响。对人类赖以生存环境关注，成为推动全球变化研究一种巨大动力。
以系统科学理论、遥感观测技术、地理信息系统和当代化分析测试手段进步等为代表科学技术发展，增强了人们结识地球系统能力，为进行全球变化研究提供了强有力理论和技术上支撑。
老式地球学科发展产生由分到合趋势、对人类活动在全球变化中作用特别关注以及有关科学技术进步发展，促成了全球变化研究兴起。以国际地圈-生物圈筹划（IGBP）、全球变化人文筹划（IHDP）、世界气候研究筹划（WCRP）等全球变化研究筹划组织实行为标志，全球变化已成为当前人类对地球知识关注焦点，并正逐渐发展成为一种跨越众多地球分支学科界线独立学科。