地球是一个不断变化的星球，当人类具有了从全球尺度改变环境的能力时，地球开始进入了一个独特的发展阶段。人类为谋求更好的发展，在不同程度上改变和破坏着人类原有的居住环境。当前世界正面临一系列前所未有的重大全球性环境问题：洁净淡水短缺，陆地和水生生态系统退化，土壤侵蚀加剧，生物多样性破坏，大气化学性质变化，渔业产量下降，全球气候也有发生较大变化的可能。这些地球环境的变化，已经超出了地球本身自动变动的变化范围，它们与战争、贫困、疾病和营养不良等灾难一样，对人类的生存构成了威胁。
自二十世纪八十年代开始，国际科学界先后发起并组织实施了以全球变化与地球系统为研究对象，由四大研究计划组成的全球变化研究计划，即：世界气候研究计划（WCRP，World Climate Research Programme）、国际地圈生物圈计划（IGBP，International Geosphere-Biosphere Programme）、全球环境变化人文因素计划（IHDP，International Human Dimension of Global Environmental Change Programme）、生物多样性计划（DIVERSITAS）。全球变化科学以“地球系统”为研究对象，将大气圈、水圈（含冰冻圈）、岩石圈和生物圈视为一个整体，探讨由一系列相互作用过程（包括系统各组成成分之间的相互作用，物理、化学、生物三大基本过程相互作用的研究，以及对人类活动影响地球环境的特别关注，使全球变化与地球系统科学作为一门全新的集成科学出现在当代国际科学的前沿。
北京师范大学是我国重要的科学研究基地之一，也是国内唯一的集合不同领域的科学家长期开展多学科交叉的全球变化与地球系统科学研究和人才培养的一所大学。北京师范大学长期以来致力于全球变化与地球系统科学前沿的综合集成研究，2008年1月19日，学校依托综合性、交叉性和系统性的多学科优势，在原有地理学与遥感科学学院、环境学院、资源学院、水科学研究院、减灾与应急管理研究院的基础上组建成立了“全球变化与地球系统科学研究院”。并于2008年12月15日，在北京师范大学召开的全球变化与地球系统科学国际研讨会暨北京师范大学全球变化与地球系统科学研究院揭牌仪式上正式揭牌。研究院以地表过程与资源生态国家重点实验室、遥感科学国家重点实验室、水环境模拟国家重点实验室、高性能科学计算中心，以及一批部（市）级重点实验室、工程中心为支撑平台，同时通过与国内外高水平科研机构、科学家的合作组建创新团队，形成一个具有国际水平的研究与教学群体，培养多学科交叉的具有创新能力的研究与应用人才。