1985年3月，中國(guó)科學(xué)院西安黃土與第四紀(jì)地質(zhì)研究室正式建立。第一任研究室主任由劉東生院士擔(dān)任，安芷生先生任副主任。實(shí)驗(yàn)室工作人員由中國(guó)科學(xué)院貴陽(yáng)地球化學(xué)研究所抽調(diào)8名科研人員，加上外單位科研和行政人員7人共15人組成。
1987年8月，中國(guó)科學(xué)院西安黃土與第四紀(jì)地質(zhì)研究室被中國(guó)科學(xué)院正式批準(zhǔn)為開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，實(shí)現(xiàn)了黃土與第四紀(jì)地質(zhì)研究室自搬遷到西安后的第一步跨越。
1993年3月，受?chē)?guó)家計(jì)委委托，中國(guó)科學(xué)院對(duì)該室進(jìn)行了“國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)計(jì)劃”的論證。中國(guó)科學(xué)院黃土與第四紀(jì)地質(zhì)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室第一任主任是安芷生院士，學(xué)術(shù)委員會(huì)主任是丁國(guó)瑜院士。從中國(guó)科學(xué)院開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入到國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，實(shí)現(xiàn)了第二步跨越。
1999年，中國(guó)科學(xué)院黃土與第四紀(jì)地質(zhì)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室升格為地球環(huán)境研究所，并于1999年5月整體進(jìn)入創(chuàng)新工程試點(diǎn)，研究所名譽(yù)所長(zhǎng)是劉東生院士，所長(zhǎng)由安芷生院士擔(dān)任。這是我所歷史上的第三次跨躍。
2002年8月-2006年7月，郭正堂研究員擔(dān)任所長(zhǎng)。按照中國(guó)科學(xué)院知識(shí)創(chuàng)新工程三期的要求，研究所創(chuàng)新崗位增加到80個(gè)，在學(xué)的博士、碩士研究生人數(shù)達(dá)到87人，在此期間，在中國(guó)科學(xué)院、教育部和科技部的支持下，中國(guó)科學(xué)院地球環(huán)境研究所與西安交通大學(xué)合作共建了“西安加速器質(zhì)譜中心”實(shí)驗(yàn)室。
2006年8月-2016年12月，中國(guó)科學(xué)院黨組決定在中國(guó)科學(xué)院地球環(huán)境研究所試行輪值所長(zhǎng)負(fù)責(zé)制，第一任執(zhí)行所長(zhǎng)為周衛(wèi)健（女）研究員，副所長(zhǎng)為劉禹研究員、劉曉東研究員、曹軍驥研究員。努力實(shí)現(xiàn)從“過(guò)去全球變化研究”到“過(guò)去與現(xiàn)代相結(jié)合的全球變化研究”的轉(zhuǎn)變；實(shí)現(xiàn)“從季風(fēng)環(huán)境到季風(fēng)－干旱環(huán)境”乃至“區(qū)域與全球變化研究相結(jié)合”的轉(zhuǎn)變；實(shí)現(xiàn)“從自然過(guò)程到自然與人類(lèi)相互作用過(guò)程”的轉(zhuǎn)變，將科研布局整合為5個(gè)研究室：古環(huán)境研究室、現(xiàn)代環(huán)境研究室、加速器質(zhì)譜中心、粉塵與環(huán)境研究室和生態(tài)環(huán)境研究室。
2017年1月至今，地球環(huán)境所秉承“如履薄冰、奮發(fā)圖強(qiáng)”的黃土精神，扎根西部、砥礪前行，提出了一系列原創(chuàng)理論，使中國(guó)黃土成為國(guó)際公認(rèn)的全球變化三大支柱之一，不斷引領(lǐng)黃土與全球變化研究。目前，地球環(huán)境所有五個(gè)研究單元、七個(gè)管理部門(mén)、四個(gè)支撐系統(tǒng)，擁有黃土與第四紀(jì)地質(zhì)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、兩個(gè)國(guó)家野外科學(xué)觀(guān)測(cè)研究站和三個(gè)省部級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，是科技部認(rèn)定的國(guó)際科技合作基地和創(chuàng)新人才培養(yǎng)示范基地，是中國(guó)科協(xié)認(rèn)定的首批全國(guó)科普教育基地。