Geokimya [yun. geo + ər. əlkimya] – Yer kürəsinin kimyəvi tərkibini, onun təbəqələrindəki kimyəvi elementlərin paylanmasını, miqrasiyasını, qarşılıqlı təsirini və bu proseslərin Yer planeti tarixi ilə əlaqəsini araşdıran elm sahəsidir. Sadəcə Yer qabığının deyil, ümumiyyətlə Yer kürəsinin – mantiyanın, nüvənin və atmosferin kimyəvi tərkibini və onlarda gedən prosesləri əhatə edir.
Geokimya, Yer kürəsinin formalaşması, inkişafı və təkamülü haqqında dərin anlayışlar verməklə yanaşı, mineral yataqlarının axtarışı və kəşfiyyatı, ətraf mühitin mühafizəsi və çirklənmənin idarə edilməsi kimi praktiki məsələlərin həllində də mühüm rol oynayır. Mineralların və süxurların kimyəvi tərkibinin təhlili, izotop geokimyası, geotermometriya və geobarometriya kimi metodlardan istifadə edərək, geoloji proseslərin temperatur, təzyiq və zaman aspektlərini müəyyən etməyə imkan verir.
Geokimyanın əsas tədqiqat obyektləri arasında yerin müxtəlif təbəqələrindəki kimyəvi elementlərin konsentrasiyası, onların miqrasiya yolları, çöküntülərin əmələ gəlməsi, magmatizm, metamorfizm, hidrotermal proseslər və biogeokimya kimi proseslər yer alır. Müasir geokimya, analitik kimya, fiziki kimya, mineralogiya, petrologiya, geofizika və digər elmlərlə sıx əlaqədə inkişaf edir və öz metodlarından geniş istifadə edir.
Qeyd etmək vacibdir ki, "əlkimya" termini ərəb dilindən gəlsə də, geokimyanın əsası Avropada qoyulmuşdur və müasir geokimyanın inkişafında bir çox alimin - V. Vernadski, K. Goldşmidt, V. M. Goldşmit və başqalarının böyük rolu olmuşdur. Onların tədqiqatları bu elmin müasir səviyyəyə çatmasına böyük töhfə vermişdir.