中国科学院广州地球化学研究所，其前身为1987年建立的中国科学院地球化学研究所广州分部，1993年经中国科学院批准成为独立建制研究所，2002年与原中国科学院长沙大地构造研究所异地整合，整体进入中国科学院知识创新工程二期试点系列。
坚持面向世界科学前沿，面向国家战略需求，面向国民经济主战场，致力于推动有机地球化学、元素和同位素地球化学、环境科学、油气与矿产资源等重点学科的发展，在“资源与固体地球科学”和“环境科学与工程”两大领域开展基础性、战略性、前瞻性研究，解决国家和地方经济社会可持续发展所面临的资源和环境等重大科技问题，将广州地化所建设成为国内一流、国际知名的我国南方地球科学和环境科学研究中心。主要研究领域包括大陆动力学与岩石圈演化、深部地质过程与地球系统变化、成矿规律与油气成藏动力学、海洋地质与边缘海演化、环境污染与控制、环境管理与可持续发展和环保技术与工程等。
研究所建有有机地球化学国家重点实验室、同位素地球化学国家重点实验室、中国科学院矿物学与成矿学重点实验室边缘海地质和中国科学院边缘海与大洋地质重点实验室，依托院重点实验室，建设了资源环境利用与保护广东省重点实验室和矿物物理与矿物材料研究开发广东省重点实验室。研究所承建了国家大型科学仪器中心—广州质谱中心，并与香港大学地球科学系联合建立了“化学地球动力学联合实验室”，2007年中国科学院批准建立“中国科学院珠江三角洲环境污染与控制研究中心”，2012年与兰卡斯特大学环境中心和城市环境所联合组建了“国际环境研究与创新中心”。
截止到2017年底，广州地化所共有在职职工303人，其中科技人员172人、科技支撑人员83人。包括正高级专业技术人员63人、副高级专业技术人员91人。拥有中科院院士2名，俄罗斯科学院外籍院士1人，广东省杰出人才(原“南粤百杰”)入选者3名，中组部“万人计划科技创新领军人才”4名、“青年拔尖人才”2名，国家杰出青年基金获得者17名，国家优秀青年科学基金获得者7名，广东省杰出青年科学基金获得者3名。 102项，其中主持或共同主持研究成果获得国家科技进步奖一等奖1项，国家自然科学二等奖5项、三等奖1项，中科院自然科学奖一等奖3项，作为第一完成单位获广东省科学技术奖一等奖10项。97年以来发表SCI论文4445篇,其中在《Nature》、《SCIENCE》和《PNAS》发表论文10篇;获得发明专利授权134项，实用新型专利授权94项。
近年来，研究所承担了国家科技重大专项课题、国家重大科研装备研制项目、国家重点研发计划、国家自然科学基金重大研究计划重点项目、重大项目课题、重点项目及中国科学院战略性先导专项等国家级重要项目100余项。建所以来，全所共获得省部级以上科技成果奖励102项，其中主持或共同主持研究成果获得国家科技进步奖一等奖1项，国家自然科学二等奖5项、三等奖1项，中科院自然科学奖一等奖3项，作为第一完成单位获广东省科学技术奖一等奖10项。97年以来发表SCI论文4445篇,其中在《Nature》、《SCIENCE》和《PNAS》发表论文10篇;获得发明专利授权134项，实用新型专利授权94项。
研究所与美国、英国、德国、法国、澳大利亚、加拿大、泰国等20余个国家以及港、澳、台地区的研究机构开展国际合作与交流，研究所每年派出访问和接待来访超过300人次，目前有40多人次在全国和国际学术机构和国际学术杂志担任职务。