清华大学全球变化研究院于2009年3月成立，其宗旨是推动地学学科的筹建并围绕全球变化问题组织多学科交叉研究。地球系统科学研究中心为清华大学实体院系，通过逐步发展到一定规模后，将在中心的基础上成立“地球科学系”和“地球科学学院”。

进入21世纪以来，全球变化及其影响已经成为全人类广泛关注的焦点。世界各国政治家、科学家和社会公众都在为减缓全球变化带来的负面影响而努力。但是，人们还无法预测地球系统如何随人类发展而演变。基于地球科学、生命科学、社会科学和计算科学多学科交叉的、以预测全球变化为目的发展起来的地球系统科学已成为当今世界重要的科学研究领域和热点方向。根据国家建设和社会发展对科学研究和人才培养的需求，清华大学决定围绕全球变化问题，开展地球系统科学研究，推动地学学科发展，并将之作为近期学科建设的重点。

清华大学历史上有过较强的地学学科，早在1929年就正式成立地理学系，1933年，地理学系更名为地学系，下设地理、地质、气象三个组；1946年，抗战结束后，西南联大结束，清华大学在北平复学，地学系恢复；1947年，原有的地学系气象组独立成气象学系；1950年，地学系地质组单独分出，成立地质系；1952年，院系调整，清华大学地学系调出，并到北京大学。

清华大学于2009年3月成立地球系统科学研究中心，并将在2010年成立“全球变化研究院”，未来将以中心和全球变化研究院为基础建设“地球科学学院”。全球变化研究院为跨学科综合交叉的实体研究机构，致力于研究全球变化背景下地球系统科学的前沿课题及全球变化对社会经济发展的影响，近期侧重气候变化与地球系统模式研究、全球变化经济学研究等重大课题。清华大学已经聘请了包括科技部原部长、中国科学院院士徐冠华教授在内的多位国内外地学专家，启动地学学科建设、从事人才培养和科学研究。目前，清华大学即将建成的百万亿次高性能计算机，地球模拟计算作为其主要用户，具有开展科研工作的优越条件。