指地理环境中的化学成分和化学性状的演变，是地理环境演化的重要内容。在约46亿年的地球史中，地理环境的化学成分和性状有其发生、发展的演变规律，大致可分为前生物时期、生物时期、人类时期3个阶段。在约距今20～19亿年时，地理环境的化学性质由还原性过渡到氧化性。生命的产生和生物的发展对地理环境的化学演化有重大的影响。地球作为一个行星，在46亿年前起源于太阳系星云，它经历了吸积、碰撞等演化过程。地球形成的初期，温度较低。由于陨石物质冲击，放射性衰变致热，以及原始地球的重力收缩，地球温度逐渐升高，原始的大气化学物质如H2、He等气体逐渐逃逸殆尽，地球出现局部熔化现象。在重力作用下，地球开始发生物质分异，Fe、Ni等重金属下沉，地球内部较轻的物质逐渐上升，组成地球的原始物质逐渐形成密度较大的地核、地幔和地壳。大规模的火山活动释放出大量挥发性气体，形成原始火山大气圈，具有强还原性特征。这时，大气的主要成分是CO2、CO、CH4、NH3、H2、H2O、H2S、HCl、HF、H3BO3等。