La ciencia del sistema Tierra busca integrar varios campos de estudio para entender a la Tierra en su manifestación como un sistema. Esta disciplina considera la interacción entre la atmósfera, hidrósfera, litósfera (geosfera), biosfera, y heliosfera.
En 1996, la Unión Geofísica Americana, en cooperación con el Keck Geology Consortium y con el apoyo de cinco divisiones de la National Science Foundation, convocaron a un taller "para definir objetivos educativos comunes entre todas las disciplinas de las ciencias de la Tierra." En su informe, los participantes destacaron que, "Los campos que componen las ciencias de la Tierra y el espacio se encuentran continuamente bajo importantes avances que promueven la comprensión de la Tierra como un cierto número de sistemas interrelacionados." Reconociendo la importancia de un enfoque sistémico, el informe del taller recomendó que el currículum de la ciencia del sistema Tierra fuera desarrollado con apoyo de la National Science Foundation.
El Carleton College del Centro de Recursos Educativos de la Ciencia, brinda la siguiente definición: «La ciencia del sistema Tierra abarca la química, física, biología, matemáticas, y ciencias aplicadas trascendiendo las fronteras disciplinarias para tratar a la Tierra como un sistema integrado y busca comprender las interacciones físicas, químicas, biológicas y humanas que determinan los estados pasados, presente y futuros de la Tierra. La ciencia del sistema Tierra proporciona una base física para entender el mundo en el cual vivimos y sobre el cual la humanidad busca alcanzar sustentabilidad.»
Tras numerosas críticas científicas, muchos elementos de la teoría Gaia son considerados a comienzos del siglo XXI dentro de la ciencia ecológica, que básicamente acuerda que el planeta Tierra es el objeto final de estudio ecológico. Por lo general, los ecólogos consideran a la biosfera como un ecosistema y la teoría Gaia, aunque una simplificación de la que se propusiera originalmente, es consistente con la visión moderna de una ecología global, abarcando los conceptos de biosfera y biodiversidad. Para promover la investigación y discusión en estos campos, se creó una organización denominada Gaia Society for Research and Education in Earth System Science.
Un ejemplo del cambio en la aceptación de las teorías Gaia es la declaración de Ámsterdam de las comunidades científicas de cuatro programas internacionales de investigación de cambios globales;— el International Geosphere-Biosphere Programme (IGBP), el International Human Dimensions Programme sobre Cambio Global del Medio ambiente (IHDP), el World Climate Research Programme (WCRP) y el programa internacional de biodiversidad Diversitas — reconocen que además de la amenaza de un importante cambio climático, existe una preocupación creciente sobre las modificaciones humanas en aumento de otros aspectos del medio ambiente global y las implicancias que ello tensría sobre el bienestar de los seres humanos.
Los programas han afirmado que:
Las investigaciones realizadas durante la última década bajo los auspicios de estos cuatro programas para tratar estos temas han concluido que:
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