Землю як планету, її походження в Сонячній системі вивчає наука космогонія. Розміри і форму Землі та особливості рельєфу – геодезія. Будову, склад та стан речовини, яка складає Землю, її зміни у часі – геологія, яка дуже тісно пов’язана з фізикою, хімією та математикою. Добре відомий багатосторонній зв’язок геології з географією в пізнанні закономірностей геологічних процесів, які відбуваються на поверхні Землі, і напряму пов’язаний з формуванням рельєфу. Наука про рельєф, його походження та розвиток називається геоморфологією. Біологія дає можливість відновити історію виникнення та еволюцію органічного світу, тому тісно пов’язана з важливою галуззю геології – палеонтологією (гр. “паляйос” – давній, “онтос” – істота). За рештками скам'янілостей органічного давнього світу відтворюється історія його розвитку. Палеонтологія поділяється на палеозоологію та палеоботаніку.
Таким чином геологія тісно пов’язана з усіма природничими та точними науками і широко застосовує їх методи.
У зв’язку зі складністю об’єкта дослідження геологія значно диференціювалася і тепер є складним комплексом взаємопов’язаних між собою наук.
Основним із найважливіших напрямків геології є вивчення речовинного складу земної кори. Цим займається комплекс наук геохімічного циклу – петрографія, мінералогія, кристалографія, геохімія. Другим важливим напрямком є динамічна геологія, яка вивчає різноманітні процеси, які протікають в глибинах Землі та на її поверхні. Залежно від джерел енергії вони поділяться на процеси внутрішньої динаміки (ендогенні) та процеси зовнішньої динаміки (екзогенні). Вивчення деяких процесів на даний час виділилося в самостійні гілки науки - такі, як тектоніка, вулканологія, сейсмологія, геоморфологія. Третім важливим напрямком в геології є історична геологія, яка вивчає історію і розвиток Землі, послідовність геологічних процесів і змін у часі. Вона також об’єднує комплекс самостійних дисциплін – стратиграфію, палеонтологію, які використовують у встановленні абсолютної геохронології радіологічні методи. Розробка їх – досягнення геохімії. По суті, створена нова галузь науки – радіологія.
Як четвертий напрямок, може бути названа регіональна геологія – наука, яка вивчає геологічну будову та геологічну історію великих областей земної кулі. За останні роки створена нова важлива галузь науки - морська геологія.
Крім вищеназваних основних напрямків, в геології є ряд геологічних наук, які не тільки розробляють важливі наукові проблеми, але й безпосередньо пов’язані з рішенням практичних задач. Це – вчення про корисні копалини, гідрогеологія, інженерна геологія, геофізика, геохімія, кристалохімія та кристалофізика, технічна петрографія, експериментальна тектоніка.
При вивченні Землі, крім диференціювання наук, спостерігається тенденція до їх об’єднання з одночасним використанням різних методів, до синтезу даних суміжних наук. Створені такі суміжні науки – геохімія, геофізика, біогеохімія, геоморфологія, палеогеографія, геодинаміка та ін.
Враховуючи складність об’єкту вивчення, а саме – Земля як об’єкт Космосу і Земля як об’єкт, що розвивається самостійно (в граничних умовах), необхідно розглядати ці два напрямки в єдиній системі науки. Тобто чітко зрозуміти, які питання є суто фундаментальними, а які мають прикладний характер. Це дозволить вирішити пряму і зворотну задачі геології.