大气科学主要研究地球的大气层，尤其是它和其他系统之间的相互关系。大气科学包含了对气象学，温室气体现象，空气污染物的大气扩散模式，与噪音污染有关的传声现象，甚至是光污染的研究。

以全球变暖现象为例，物理学家建立了大气环流和红外无线传输的计算机模型，化学家对大气中的化学物质及发生的化学反应进行了研究，生物学家分析了动植物对二氧化碳变化的积极作用，一些如气象学家和海洋学家的专家则加深对大气动力学的理解。

生态学，是指运用相关领域的环境科学知识对生态系统进行分析，而生态系统被不只一个应激源影响。举例来说，备受推崇的工业发展引起的水和空气污染会影响入海口的某些物种，而生态学可以用来检测这些变化。据此研究，生物学家将能够详细描述动植物群，化学家研究如何使含有污染物的水源流经沼泽，物理学家可以预测大气放射污染，而地理学家则可以帮助我们认识沼泽土壤和海湾的泥浆。

环境化学是环境科学的化学研究分支学科，其理论研究领域包括土壤污染和水污染。分析主题包括土壤中化学物质的降解，在不同阶段的迁移，举例来说，含有溶剂的湖泊蒸发了后，溶剂散发在空气中，就会成为空气污染物。除此以外，化学物质还会影响生物群。

例如一个泄漏的化学溶剂罐掉入某类濒临灭绝的两栖动物栖息的土壤里，如果要获得此处土壤的污染程度以及该溶剂在土壤中的分布状况，可采用电脑模型法。之后化学家可以根据测定的土壤类型描述该化学溶剂的分子结构，生物学家可以研究该化学溶剂对其他生物的影响，包括土壤节肢动物、植物以及作为此类濒危两栖动物食物的池塘居生物。

地球科学包括环境地质学，土壤环境科学，火山现象与地壳进化。在一些分类系统中环境科学还包括水文学（含海洋学）。

仔细分析地表径流的成因被土壤科学家作为土壤侵蚀的一个研究实例。河流生物学家协助研究大陆水系沉淀物流失。物理学家之后分析随着水越来越浑浊对水生植物和动物的影响。