地球の最も簡単な部分は、露出した表面の上部地殻であり、様々な岩石や鉱物を構成する元素を分析することもできます。したがって、地球組成の探査では、上部地殻組成が最もよく理解されています。一般的に、上部地殻の平均組成を明らかにするには、2つの方法があります。1つは、さまざまな岩石の化学組成を大規模に測定し、地殻中のそれらの割合から平均組成を計算することです。地殻中の堆積岩の中には、頁岩、泥岩、黄土などの小さな組成物を持ち、その化学組成はより広い範囲の地殻組成の平均を表すことができるため、地殻中の細粒堆積岩を測定することも重要な方法であり、特に岩石風化の際に水とともに移動しない特定の元素を調べるのに非常に有用である。前者は正確ですが、数千のサンプルを測定する必要がある作業負荷が多く、後者は作業負荷が少ないが、水に容易に溶解する特定の元素（マグネシウムなど）の推定値が不正確であるという利点がある。近代地球化学の創始者であるゴールドシュミットはこの分野に顕著な貢献をし、中国の地球化学者李通は中国の地殻上部の組成を推定した。
しかし、地球全体の組成を包括的かつ正確に測定するにはどうすればよいのでしょうか。答えは、太陽と隕石です。太陽は太陽系の質量の99.7%を占めており、太陽の光球を測定することで、太陽の化学組成を知ることができる。興味深いことに、水素やヘリウムのような揮発性元素を除いて、太陽の光球の化学組成はコンドライト構造を持つ隕石と非常に一致しています。コンドライトの内部にはミリサイズの粒子が含まれており、太陽系星雲で物質が凝縮したときに形成された最初の固体粒子であり、コンドライトを研究することで地球の平均組成を推定することができます。これらの隕石は太陽系の星雲凝集の初期に形成され、もし地球がこれらのコンドライトの集まりから来ているとすれば、隕石を研究することで地球の平均組成をよく知ることができます。
化学者メンデレーエフが発見した周期表では、元素の数は118個に達しています。しかし、自然界に存在する元素は94種類しかありません。これらの方法により、地球の90%以上を占める鉄、酸素、ケイ素、マグネシウムの最も重要な元素は、地殻、マントル、核にケイ酸塩鉱物や金属の形で存在することがわかっています。
他の元素はごくわずかですが、それらの研究は地球の進化の重要な歴史を明らかにすることができます。興味深い例は、白金族金属の謎です。マントルと地核が分かれると、ほとんどの白金族金属が地核中に入るため、地球のケイ酸塩部分では白金族金属の含有量が极めて低い。しかし、地球のマントルの現在の測定では、これらの元素の含有量は依然としてかなり高いことが示されている。したがって、核形成後、白金族金属含有量の高い小惑星が地球に衝突し、地球のマントルにこれらの重要な金属資源を補充したと推測する科学者もいます。