Cabang-cabang ilmu bumi atau geosains adalah geologi, geografi, oseanografi, ilmu atmosfer, geoinformatika, ilmu tanah, dan glasiologi. Perkembangan baru, bagaimanapun, telah memperluas cabang ilmu bumi untuk memasukkan kumpulan studi yang disebut ilmu lingkungan. Ini bertujuan untuk menyelidiki kondisi lingkungan yang secara positif dan negatif mempengaruhi semua makhluk hidup di Bumi. Cabang-cabang ilmu bumi juga dapat dibagi menjadi sub-cabang, seperti mineralogi, meteorologi, dan biologi kelautan. Seperti namanya, semua cabang ilmu bumi adalah studi yang diarahkan pada Bumi, makhluk hidup dan faktor-faktor yang mempengaruhi cara mereka hidup, serta benda-benda tak hidup.
Menurut ilmuwan awal, ilmu bumi setara dengan geologi, yang menyelidiki bagian padat, atau litosfer, Bumi. Bumi, bagaimanapun, tidak semuanya padat, karena juga mencakup bagian cair yang disebut hidrosfer dan bagian gas yang disebut atmosfer. Dengan demikian, istilah tersebut telah didefinisikan sebagai studi yang saling terkait mengenai Bumi yang padat, perairan Bumi, dan berbagai fenomena atmosfer di atasnya. Geologi kemudian dianggap sebagai salah satu cabang utama ilmu bumi; ini secara khusus berkaitan dengan bahan yang membuat Bumi, bagaimana beberapa proses memengaruhi bahan-bahan ini, dan peristiwa masa lalu yang membantu membentuk Bumi sejak awal.
Dianggap sebagai salah satu disiplin akademis tertua, geografi berkaitan dengan perubahan di permukaan bumi dan hubungan manusia dengan lingkungannya. Kompleksitasnya mendorong para ahli untuk membaginya menjadi dua cabang, geografi fisik dan manusia, yang selanjutnya dibagi lagi menjadi beberapa disiplin ilmu. Sementara itu, lautan Bumi dan batas-batasnya dipelajari dalam oseanografi. Lautan saling berhubungan untuk menutupi 71% permukaan Bumi, dan berfungsi sebagai sumber makanan bagi manusia dan hewan. Mereka juga berfungsi sebagai jalan raya kapal yang terkait dengan perdagangan dan perdagangan, dan sebagai faktor yang mempengaruhi cuaca dan iklim.
Atmosfer, serta sifat fisik dan kimianya, adalah fokus dari ilmu atmosfer. Kajian ini melibatkan beberapa disiplin ilmu, seperti klimatologi dan meteorologi; dalam klimatologi, pendekatan utama untuk klasifikasi iklim adalah empiris, genetik, dan terapan. Dalam klasifikasi empiris, iklim diidentifikasi menurut karakteristik yang dapat diamati; dalam klasifikasi genetik, menurut penyebab yang disimpulkan; dan dalam klasifikasi yang diterapkan, menurut pengaruh iklim terhadap kejadian atmosfer lainnya. Untuk meteorologi, fokusnya adalah pada pola cuaca yang diamati, seperti angin topan dan monsun.
Geoinformatika berkaitan dengan analisis masalah yang berkaitan dengan Bumi. Cabang-cabangnya meliputi geostatistika dan geodesi. Ilmu tanah, yang meliputi pedologi dan edafologi, menyelidiki pembentukan, komposisi, dan klasifikasi tanah, serta bagaimana harus dikelola dengan baik. Gletser dan peristiwa masa lalu yang melibatkan gletser dipelajari dalam glasiologi. Penting untuk mempelajari gletser karena mereka berperan dalam perubahan iklim.