Сучасні знання про Землю, її форму, будову і місце у Всесвіті формувалися в процесі довгих пошуків. Ще в часи сивої давнини робилися спроби дати загальне уявлення про форму Землі. Індуси, наприклад, вірили, що Земля має форму лотоса. Вавілоняни, як і багато інших народів, вважали Землю плоским диском, оточеним водою. Однак, ще близько 3 тис. років тому почали формуватися правильні уявлення. На підставі спостережень місячних затемнень, халдеї першими помітили, що Земля - куляста. Піфагор, Парменід (6-5 ст.ст. до н.е.) та Аристотель (4 ст. до н.е.) намагалися дати цьому наукове обґрунтування. Ератосфен (3 ст. до н.е.) зробив першу спробу визначити розміри Землі за довжиною дуги меридіана між містами Олександрією й Сієною (Африка). Більшість античних вчених вважали Землю центром світу. Найбільше повно розробив цю геоцентричну концепцію Птолемей у 2 ст. Однак значно раніше Аристарх Самоський (4-3 ст.ст. до н.е.) розвивав геліоцентричні уявлення, вважаючи центром світу Сонце. У середні століття уява про кулястість Землі та її рух заперечувалися, як такі, що суперечному священному писанню, і вважалися єрессю. Ідея кулястості Землі знову завоювала визнання лише в епоху Відродження, з початком Великих географічних відкриттів. У 1543 році Копернік науково обґрунтував геліоцентричну систему світу, відповідно до якої Земля й інші планети обертаються навколо Сонця. Але цьому вченню довелося витримати тривалу жорстоку боротьбу з геоцентричною системою, яку продовжувала підтримувати християнська церква. З цією боротьбою пов'язані такі трагічні події, як спалення Джордано Бруно і змушене зречення від геліоцентричних уявлень Галілео Галілея. Остаточне підтвердження геліоцентричної системи зобов'язано відкриттю на початку 17 ст. І. Кеплером законів руху планет і обґрунтуванням у 1687 році Ісаком Ньютоном закону всесвітнього тяжіння.

Структура "твердої" Землі була з'ясована головним чином у 20 ст. завдяки досягненням сейсмології. Відкриття радіоактивного розпаду елементів призвело до корінного перегляду багатьох фундаментальних концепцій. Зокрема, уявлення про спочатку вогненно-рідкий стан Землі було замінено ідеями про її утворення зі скупчень холодних твердих часток. На основі радіоактивного розпаду були розроблені також методи визначення абсолютного віку гірських порід, що дозволило об'єктивно оцінювати тривалість історії Землі і швидкість процесів, що протікають на її поверхні й у надрах. У 2-ій половині 20 ст. у результаті використання ракет і супутників сформувалися уявлення про верхні шари атмосфери і магнітосфери.