Η βιογεωχημεία είναι ένα διεπιστημονικό πεδίο μελέτης που ασχολείται με τις διάφορες διαδικασίες που επηρεάζουν τη σύνθεση της φύσης, συμπεριλαμβανομένης της γης και της ατμόσφαιρας. Αυτές οι διεργασίες μπορεί να είναι χημικές, βιολογικές, φυσικές ή γεωλογικής φύσης, εξ ου και το όνομα βιογεωχημεία. Το πεδίο σχετίζεται στενά με την οικολογία, καθώς αφορά μεγάλο μέρος της ζωής στη γη, αν και εστιάζει περισσότερο σε καθαρά περιβαλλοντικές ανησυχίες παρά στην οικολογία. Το πεδίο ενδιαφέρεται ιδιαίτερα για τις ευρείες κυκλικές διαδικασίες που περνούν ορισμένα στοιχεία και ουσίες, όπως ο άνθρακας, το άζωτο και το νερό. Στον κύκλο του άνθρακα, για παράδειγμα, ένας βιογεωχημικός εντοπίζει την κίνηση του άνθρακα μέσω της ατμόσφαιρας, την ενσωμάτωση στους οργανισμούς, την απελευθέρωση μέσω της αποσύνθεσης και πολλές άλλες διαδικασίες.
Το φυσικό περιβάλλον με το οποίο ασχολείται η βιογεωχημεία αποτελείται από πολλά διαφορετικά μέρη. Η βιόσφαιρα, η οποία περιέχει όλα τα οικοσυστήματα, είναι ουσιαστικά το άθροισμα της ζωής στη γη. Η λιθόσφαιρα περιλαμβάνει τον εξωτερικό φλοιό της γης ή το γενικά βραχώδες εξωτερικό στρώμα οποιουδήποτε πλανήτη που αλλάζει σημαντικά με την πάροδο του χρόνου. Η υδρόσφαιρα περιλαμβάνει όλο το νερό στη γη, η παιδόσφαιρα περιλαμβάνει το εξωτερικό στρώμα γης και εδάφους στη γη και η ατμόσφαιρα περιλαμβάνει τα αέρια που περιβάλλουν τη γη. Όλες αυτές οι όψεις της γης αλληλεπιδρούν συνεχώς μέσω πολλών διαδικασιών που παρουσιάζουν μεγάλο ενδιαφέρον για τους βιογεωχημικούς.
Οι ερευνητές στον τομέα της βιογεωχημείας έχουν πολλούς διαφορετικούς στόχους καθώς πολλοί εξειδικεύονται σε διαφορετικές πτυχές του κλάδου, όπως χημεία, βιολογία, οικολογία ή ωκεανογραφία. Ένας κύριος στόχος της βιογεωχημικής έρευνας είναι η ανάπτυξη μοντέλων υπολογιστών για πολλές από τις διαδικασίες που μελετούν αυτοί οι επιστήμονες. Αυτές οι διαδικασίες συμβαίνουν συχνά σε τεράστιες χρονικές περιόδους, οπότε τα μοντέλα υπολογιστών επιτρέπουν στους επιστήμονες να τις μελετήσουν με τρόπους που δεν περιορίζονται από χρονικές ανησυχίες. Ένας άλλος στόχος της έρευνας είναι η κλιματική αλλαγή. Οι βιογεωχημικοί ενδιαφέρονται να παρακολουθούν και να μοντελοποιούν την κλιματική αλλαγή προκειμένου να κατανοήσουν τις υποκείμενες αιτίες της και, εάν είναι απαραίτητο, να προτείνουν ενέργειες για την αναστροφή ή επιβράδυνσή της.
Η βιογεωχημεία δεν αποτελεί αποκλειστικά ακαδημαϊκό ενδιαφέρον. Οι βιογεωχημικοί είναι μερικές φορές επίσης ενεργοί στην κυβέρνηση και στη βιομηχανία, συνήθως με συμβουλευτική ιδιότητα. Οι βιογεωχημικοί μπορεί να συμβουλεύουν κυβερνητικούς ηγέτες για περιβαλλοντικά ζητήματα και ενέργειες που πρέπει να γίνουν για τη διόρθωσή τους. Μπορούν να εξυπηρετήσουν παρόμοιο ρόλο στη βιομηχανία, συμβουλεύοντας βιομηχανικούς ηγέτες για τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις των δραστηριοτήτων τους και προτείνοντας κορυφαίες τοποθεσίες για ορισμένες βιομηχανικές δραστηριότητες. Μερικές φορές, οι βιογεωχημικοί εμπλέκονται ακόμη και στην αναζήτηση κοιτασμάτων μεταλλεύματος.