Žemės mokslo arba geomokslo šakos yra geologija, geografija, okeanografija, atmosferos mokslai, geoinformatika, dirvožemio mokslas ir glaciologija. Tačiau nauji pokyčiai išplėtė žemės mokslo šakas ir įtraukė studijų, vadinamų aplinkos mokslais, rinkinį. Jomis siekiama ištirti aplinkos sąlygas, kurios teigiamai ir neigiamai veikia visus gyvus dalykus Žemėje. Žemės mokslo šakas taip pat galima suskirstyti į pošakius, tokius kaip mineralogija, meteorologija ir jūrų biologija. Kaip rodo pavadinimas, visos žemės mokslo šakos yra studijos, nukreiptos į Žemę, gyvus dalykus ir veiksnius, turinčius įtakos jų gyvenimui, taip pat negyviems dalykams.
Ankstyvųjų mokslininkų teigimu, žemės mokslas prilygsta geologijai, kuri tiria kietąją Žemės dalį arba litosferą. Tačiau Žemė ne visa yra kieta, nes joje taip pat yra skystoji dalis, vadinama hidrosfera, ir dujinė dalis, vadinama atmosfera. Taigi šis terminas buvo apibrėžiamas kaip tarpusavyje susiję tyrimai, susiję su kietąja Žeme, Žemės vandenimis ir įvairiais joje esančiais atmosferos reiškiniais. Geologija tada buvo laikoma viena iš pagrindinių žemės mokslo šakų; čia konkrečiai kalbama apie medžiagas, iš kurių pagaminta Žemė, kaip kai kurie procesai paveikia šias medžiagas, ir praeities įvykius, padėjusius formuoti Žemę nuo pat jos pradžios.
Geografija, laikoma viena seniausių akademinių disciplinų, nagrinėja Žemės paviršiaus pokyčius ir žmogaus santykį su aplinka. Jos sudėtingumas paskatino ekspertus suskirstyti jį į dvi šakas – fizinę ir žmogaus geografiją, kurios toliau skirstomos į kelias disciplinas. Tuo tarpu Žemės vandenynai ir jų ribos tyrinėjami okeanografijoje. Vandenynai yra tarpusavyje sujungti ir dengia 71% Žemės paviršiaus ir yra žmonių bei gyvūnų maisto šaltinis. Jie taip pat veikia kaip laivų, susijusių su prekyba ir prekyba, magistralė ir kaip veiksnys, turintis įtakos orams ir klimatui.
Atmosfera, taip pat jos fizinės ir cheminės savybės yra atmosferos mokslų dėmesio centre. Šis tyrimas apima kelias disciplinas, tokias kaip klimatologija ir meteorologija; Klimatologijoje pagrindiniai klimato klasifikavimo būdai yra empiriniai, genetiniai ir taikomieji. Empirinėje klasifikacijoje klimatas identifikuojamas pagal stebimas charakteristikas; genetinėje klasifikacijoje pagal numanomas priežastis; ir taikomoje klasifikacijoje pagal klimato poveikį kitiems atmosferos reiškiniams. Meteorologijos srityje pagrindinis dėmesys skiriamas stebimiems oro modeliams, pvz., taifūnams ir musonams.
Geoinformatika nagrinėja su Žeme susijusias problemas. Jos šakos apima geostatistiką ir geodeziją. Dirvožemio mokslas, apimantis pedologiją ir edafologiją, tiria dirvožemio formavimąsi, sudėtį ir klasifikaciją, taip pat kaip jis turėtų būti tinkamai tvarkomas. Ledynai ir praeities įvykiai, susiję su ledynais, tiriami glaciologijoje. Svarbu tirti ledynus, nes jie turi įtakos klimato pokyčiams.