Ένας γεωεπιστήμονας διεξάγει εκτεταμένη επιτόπια και εργαστηριακή έρευνα για να μάθει για τις διάφορες διαδικασίες και φαινόμενα που συμβαίνουν πάνω και μέσα στη γη. Μπορεί να ειδικευτεί σε πολλούς διαφορετικούς τομείς γεωλογίας και γεωφυσικής. Ένας γεωεπιστήμονας μπορεί να εξετάσει πετρώματα, ιζήματα ή απολιθώματα από μια συγκεκριμένη περιοχή ή να μελετήσει τη γεωλογική φύση των ηφαιστείων, των παγετώνων, των ωκεανών και άλλα μοναδικά φυσικά χαρακτηριστικά. Πολλοί επαγγελματίες διεξάγουν εκτεταμένη έρευνα για τις φυσικές δυνάμεις και διαδικασίες που διαμορφώνουν τη γη. Οι γεωεπιστήμονες μπορεί να εργάζονται για πανεπιστήμια, ιδιωτικά ερευνητικά εργαστήρια, εταιρείες πετρελαίου, εταιρείες μηχανικών, κυβερνητικές υπηρεσίες ή μη κερδοσκοπικούς περιβαλλοντικούς οργανισμούς.
Οι ερευνητές γεωεπιστήμονες συνήθως περνούν πολύ χρόνο στο πεδίο, κάνοντας παρατηρήσεις και συλλέγοντας δείγματα ορυκτών και ιζημάτων για εργαστηριακή ανάλυση. Οι γεωφυσικοί χρησιμοποιούν συχνά εξειδικευμένο εξοπλισμό πεδίου για να προβλέψουν και να μετρήσουν την ποσότητα μαγνητισμού ή σεισμικής δραστηριότητας σε μια περιοχή. Οι ειδικοί της Γεωχημείας αναλύουν το χημικό περιεχόμενο των δειγμάτων πετρωμάτων για να προσδιορίσουν την παρουσία ορισμένων στοιχείων ή αφύσικων ρύπων. Οι επιστήμονες που είναι γνωστοί ως στρωματογράφοι μελετούν στρώματα βράχων για να καθορίσουν την ηλικία, τη δομή και τις αλλαγές της ίδιας της γης. Οι Παλαιοντολόγοι ειδικεύονται στη συλλογή και τη μελέτη απολιθωμάτων, τα οποία αποκαλύπτουν στοιχεία για την εξέλιξη και το περιβάλλον της γης στο παρελθόν.
Ένας επαγγελματίας γεωεπιστήμονας μπορεί να είναι υπεύθυνος για την επιθεώρηση της γης ή των βυθών για να καθορίσει τη δομή και το περιεχόμενό τους. Οι μηχανικοί γεωλόγοι, για παράδειγμα, ερευνούν πιθανά κτίρια για να επιβεβαιώσουν τη σταθερότητά τους. Οι γεωλόγοι πετρελαίου προσπαθούν να εντοπίσουν με ακρίβεια τη θέση των αποθεμάτων αργού πετρελαίου για μελλοντικές γεωτρήσεις. Οι ωκεανογράφοι παρακολουθούν τις παλίρροιες των ωκεανών, τα ιζήματα και την εξάπλωση του θαλάσσιου βυθού για να μάθουν για τις αιτίες και τα αποτελέσματά τους.
Πολλοί ειδικοί εργάζονται για κυβερνητικές υπηρεσίες και μη κερδοσκοπικούς οργανισμούς, προωθώντας προσπάθειες διατήρησης και εκπαίδευσης. Ένας γεωεπιστήμονας μπορεί να ερευνήσει τις επιδράσεις της υπερθέρμανσης του πλανήτη, τη μετεωροποίηση και την ανθρώπινη δραστηριότητα σε μια συγκεκριμένη περιοχή και να εργαστεί για την προστασία από περαιτέρω ζημιές. Μπορεί να συμμετέχει ενεργά σε προσπάθειες καθαρισμού, να δίνει ομιλίες και σεμινάρια σχετικά με τη σημασία της διατήρησης ή να δημοσιεύει άρθρα και βιβλία σχετικά με το θέμα.
Για να γίνει γεωεπιστήμονας σε οποιαδήποτε ειδικότητα, ένα άτομο πρέπει συνήθως να κατέχει τουλάχιστον μεταπτυχιακό τίτλο. Πολλοί εργοδότες προτιμούν να προσλαμβάνουν άτομα με διδακτορικό τίτλο σε συγκεκριμένα υποπεδία γεωλογίας ή γεωφυσικής. Οι περισσότεροι νέοι επιστήμονες αναλαμβάνουν υποτροφίες μετά την αποφοίτησή τους, όπου αποκτούν από πρώτο χέρι γνώσεις για διαφορετικές τεχνικές έρευνας δουλεύοντας παράλληλα με έμπειρους επαγγελματίες. Μετά από μια περίοδο ενός έως δύο ετών, μπορεί να επιτραπεί σε έναν επιστήμονα να ξεκινήσει τη διεξαγωγή ανεξάρτητης έρευνας. Ορισμένα κράτη, χώρες και εργοδότες απαιτούν από τους γεωεπιστήμονες να περάσουν εξετάσεις αδειοδότησης εάν θα ασχοληθούν με τη μηχανική και την αρχιτεκτονική γεωλογία.