Um geocientista realiza extensa pesquisa de campo e laboratório para aprender sobre os vários processos e fenômenos que ocorrem na Terra e dentro dela. Ele ou ela pode se especializar em diversas áreas da geologia e geofísica. Um geocientista pode examinar rochas, sedimentos ou fósseis de uma determinada área ou estudar a natureza geológica de vulcões, geleiras, oceanos e outras características físicas únicas. Muitos profissionais realizam uma extensa pesquisa sobre forças e processos naturais que moldam a Terra. Os geocientistas podem trabalhar para universidades, laboratórios de pesquisa privados, empresas de petróleo, empresas de engenharia, agências governamentais ou organizações ambientais sem fins lucrativos.
Os geocientistas de pesquisa geralmente passam muito tempo no campo, fazendo observações e coletando amostras de minerais e sedimentos para análises laboratoriais. Os geofísicos freqüentemente empregam equipamentos de campo especializados para prever e medir a quantidade de magnetismo ou atividade sísmica em uma área. Especialistas em geoquímica analisam o conteúdo químico de amostras de rochas para determinar a presença de certos elementos ou poluentes não naturais. Cientistas conhecidos como estratigráficos estudam as camadas rochosas para determinar a idade, a estrutura e as mudanças da própria terra. Os paleontologistas se especializam em coletar e estudar restos fósseis, o que revela fatos sobre a evolução e o ambiente da Terra no passado.
Um geocientista profissional pode ser responsável pelo levantamento de terra ou fundo do mar para determinar sua estrutura e conteúdo. Os geólogos da engenharia, por exemplo, pesquisam potenciais locais de construção para confirmar sua estabilidade. Os geólogos do petróleo tentam identificar a localização das reservas de petróleo bruto para futuras perfurações. Os oceanógrafos rastreiam marés oceânicas, depósitos de sedimentos e espalhamento do fundo do mar para aprender sobre suas causas e efeitos.
Muitos especialistas trabalham para agências governamentais e organizações sem fins lucrativos, promovendo esforços de conservação e educação. Um geocientista pode pesquisar os efeitos do aquecimento global, da climatização e da atividade humana em uma determinada área e trabalhar para proteger contra danos adicionais. Ele ou ela pode se envolver ativamente nos esforços de limpeza, fazer discursos e seminários sobre a importância da conservação ou publicar artigos e livros sobre o assunto.
Para se tornar um geocientista em qualquer especialidade, uma pessoa normalmente deve possuir pelo menos um mestrado. Muitos empregadores preferem contratar pessoas com doutorado em subcampos específicos de geologia ou geofísica. A maioria dos novos cientistas assume bolsas de estudos após a graduação, onde obtém conhecimento em primeira mão de diferentes técnicas de pesquisa trabalhando com profissionais experientes. Após um período de um a dois anos, um cientista pode ter permissão para começar a realizar pesquisas independentes. Alguns estados, países e empregadores exigem que os geocientistas sejam aprovados nos exames de licenciamento, caso estejam envolvidos em geologia de engenharia e arquitetura.