تشمل الأساليب المستخدمة في دراسة الأرض الجيولوجية باستخدام علم الجيولوجيا الجيوكيميائية:
1- التحليل الكيميائي للعينات: حيث يتم جمع عينات من الصخور أو التربة أو المياه وتحليلها لتحديد تركيبها الكيميائي ومعرفة المركبات والعناصر الموجودة فيها.
2- تحديد وتحليل النسب الإشعاعية: حيث يتم استخدام تقنيات الإشعاع لتحديد تراكيز العناصر المختلفة في الصخور والتربة.
3- البحث عن المعادن والمواد الأولية: حيث يتم البحث عن وجود المعادن والمواد المفيدة في الصخور والتربة باستخدام تقنيات الجيولوجيا الجيوكيميائية.
4- الاستخدامات البيئية: حيث يتم استخدام تقنيات الجيولوجيا الجيوكيميائية لدراسة تأثير النشاطات البشرية على البيئة وتحديد مدى تلوث الموارد الطبيعية.
5- تحديد مصادر المياه الجوفية: حيث يتم استخدام تقنيات الجيولوجيا الجيوكيميائية لتحديد مصادر المياه الجوفية ومعرفة خصائصها الكيميائية والفيزيائية.