清華大學擁有輝煌悠久的地學學科歷史。早在1928年11月就正式成立地理學系，后更名為地學系，下設地理、地質(zhì)、氣象三個組。1946年抗戰(zhàn)勝利后，清華大學在北平復學，地學系恢復；1947年，原有的地學系氣象組獨立成氣象學系；1950年，地學系地質(zhì)組單獨分出，成立地質(zhì)系；1952年院系調(diào)整，清華大學地學系、氣象學系調(diào)出并入北京大學；地質(zhì)系則與北京大學、北洋大學和唐山鐵道學院的地質(zhì)系（組）及西北大學地質(zhì)系的一部分合并成立北京地質(zhì)學院。

到1952年為止，清華大學地學、地質(zhì)、氣象學系培養(yǎng)畢業(yè)生200多人，其中許多人成為著名學者。

作為建設世界一流大學的一項重要舉措，清華大學決定復建地學學科，并于2009年3月成立了地球系統(tǒng)科學研究中心（簡稱“地學中心”）和全球變化研究院，圍繞全球變化問題組織多學科交叉研究，并以此推動清華大學地球系統(tǒng)科學建設與發(fā)展。2016年11月30日，鑒于地學學科已達到相應辦學規(guī)模，清華大學決定在地學中心的基礎上成立國內(nèi)高校首個地球系統(tǒng)科學系。

多年來，清華大學地學學科在大氣、陸地和海洋等地球系統(tǒng)科學領域以及與之相關的物理、化學、生物學和社會經(jīng)濟學等領域探索新知，聚焦全球變化問題和地球系統(tǒng)科學前沿，組織開展地球系統(tǒng)觀測、地球系統(tǒng)過程、地球系統(tǒng)模式、地球系統(tǒng)管理等四個領域的人才培養(yǎng)和科學研究。地球系統(tǒng)科學系師生綜合利用學校的多學科綜合優(yōu)勢，不斷取得豐碩的開創(chuàng)性研究成果，獲得了包括世界高性能計算應用領域最高獎“戈登·貝爾獎”在內(nèi)的多項獎勵，在Science、Nature、Lancet等國際知名刊物上發(fā)表多篇重要科研論文，國際影響力不斷提升，為推動地球系統(tǒng)科學發(fā)展，為維護地球生態(tài)環(huán)境安全與人類可持續(xù)發(fā)展做出貢獻。

地球系統(tǒng)科學系建設發(fā)展宗旨是在與大氣、陸地和海洋動態(tài)過程相關的物理、化學、生物學和社會經(jīng)濟領域探索新知，為維護地球生態(tài)環(huán)境的安全與可持續(xù)性做出貢獻，在世界地球科學領域處于領先地位。清華大學地球系統(tǒng)科學系發(fā)展任務包括：
· 在地球系統(tǒng)及系統(tǒng)間相互作用過程、地球資源與環(huán)境等方面深化認知，傳播新知。
· 提升對人類活動引發(fā)的區(qū)域和全球尺度自然環(huán)境變化的預測能力，以及響應環(huán)境變化的能力。
· 在地球系統(tǒng)科學及可持續(xù)發(fā)展方面培養(yǎng)人才，教育大眾。
· 集成、綜合并應用科學知識解決生態(tài)資源的可持續(xù)利用、自然災害潛在威脅的辨識與防范、人類活動對環(huán)境造成的后果等社會問題。