فصلنامه علوم زمین در مهر ماه 1370 به همت مدیریت وقت سازمان زمین‌شناسی و با موافقت وزیر معادن و فلزات وقت آقای مهندس حسین محلوجی با درجه «علمی» و ترتیب انتشار «فصلنامه» پایه‌گذاری شد. نخستین شماره، با مدیر مسئولی دکتر محمد هاشم امامی، سردبیری دکتر ناصر خوئی و با 9 مقاله انتشار یافت. در آغاز، تعداد مقالات دریافت شده، اندک و بیشتر متعلق به کارشناسان سازمان زمین‌شناسی بودند.

چاپ نخستین شماره  از این نشریه، با اقبال فرهیختگان علوم زمین و وزیر معادن و فلزات روبرو شد به گونه‌ای که ایشان چاپ آن را غرورآفرین خوانده و ضمن تبریک این مهم، دست اندرکاران مجله را به غنی‌سازی مطالب و استفاده از نظرات اساتید و صاحبنظران توصیه نمودند.

در زمستان 1375 همزمان با چاپ شماره 22-21 (پاییز و زمستان 75)، در حالی که فصلنامه علوم زمین پنجمین سال انتشار خود را سپری می‌نمود، موفق به اخذ درجه علمی- پژوهشی از وزارت فرهنگ و آموزش عالی وقت شد و این مطلب برای نخستین بار بر روی جلد این شماره درج گردید.

گام‌های رو به جلوی فصلنامه نوپای علوم زمین ادامه یافت تا آنجا که در سال 1381 از سوی داوران کمیسیون بررسی نشریات علمی کشور، به عنوان نشریه برتر در حوزه علوم پایه انتخاب شد.

در سال 1388 با تاسیس پایگاه استنادی علوم جهان اسلام، همزمان با شماره 73 پاییز 88 ، فصلنامه علوم زمین جزو نشریات دارای ضریب تاثیر در این پایگاه شناخته شده و در این پایگاه نمایه گردید. در همین سال، علوم زمین در فهرست نشریات موجود در Master list پایگاه Thomsonreuters وابسته به ISI قرار گرفت.

از سال 1388 همزمان با نمایه شدن در ISI  و ISC، سایت اختصاصی فصلنامه راه اندازی و تلاش شد مقالات چاپ شده به صورت آرشیو و به فرمت pdf برای استفاده عموم به صورت رایگان در دسترس قرار گیرد.

از سال 1392 با استناد به ابلاغیه مورخ 03/11/91 وزارت علوم و موافقت وزارت ارشاد، و به منظور سهولت دسترسی به اطلاعات علمی و ارتقای انتشار نشریه و نیز کاهش هزینه انتشار، وضعیت فصلنامه از «چاپی» به «الکترونیکی» تغییر یافت.

در آذر ماه سال 1393 به دلیل حجم بسیار زیاد مقالات پذیرش شده که باید ماه‌ها و گاه سال‌ها در نوبت چاپ قرار می‌گرفتند، با پیشنهاد هیئت تحریریه ، مقرر شد دو ویژه نامه در زمستان 93 و بهار 94 هر کدام به صورت 4 مجلد تخصصی زمین‌شناسی ساختاری،  سنگ و کانی، چینه‌شناسی و رسوب‌شناسی، زمین‌شناسی مهندسی و محیط زیست، منتشر گردد. بدین ترتیب در مجموع 246 مقاله در دو شماره زمستان 93 (شماره 94) و بهار 94 (شماره 95) به چاپ رسید. با این کار سترگ و بغایت دشوار، حجم مقالات در نوبت چاپ بسیار کاهش یافت؛ به گونه‌ای که در حال حاضر بیشینه زمان انتظار از زمان پذیرش تا چاپ نهایی به طور میانگین 6 ماه می‌باشد تعداد مقالات هر شماره از 9 مقاله در شماره اول، به میانگین 25 مقاله رسیده است.

امید است با تلاش و مدیریت هر چه بهتر مقالات، سطح کیفی مقالات چاپ شده، بالاتر و تعداد مقالات در نوبت چاپ، کمتر گردد.