环境是相对于中心事物而言的。和某一中心事物相关的周围事物，就是这个事物的环境。环境科学研究的环境，是以人类为主体的外部世界，即人类赖以生存与发展的物质条件的综合体，包括自然环境与社会环境。自然环境是直接或间接影响到人类的一切自然形成的物质及其能量的总体。现在的地球表层大部分受过人类的干预，原生的自然环境已经不多了。环境科学所研究的社会环境是人类在自然环境的基础上，通过长期有意识的社会劳动所创造的人工环境。它是人类物质文明与精神文明发展的标志，并随着人类社会的发展不断丰富与演变。环境具有多种层次，多种结构，可以作各种不同的划分。按照环境要素可分为大气、水、土壤、生物等环境；按照人类活动范围可分为车间、厂矿、村落、城市、区域、全球、宇宙等环境。环境科学是把环境作为一个整体进行综合研究的。
地球表面有四个圈层，即气圈、水圈、土壤-岩石圈以及在这三个圈交会处适宜于生物生存的生物圈（有的学者将土壤-岩石圈分为土壤圈与岩石圈，有的学者将人类从生物圈中划出，另立智能圈）。这四个圈主要在太阳能的作用下进行着物质循环与能量流动。在这种情况下，自然界呈现出万物竞新、生生不息的景象。人类只是地球环境演变到一定阶段的产物。人体组织的组成元素及其含量在一定程度上同地壳的元素及其丰度之间具有一定的关联，显示人是环境的产物。
人类出现后，通过生产与消费活动，从自然界获取生存资源，然后又将经改造与使用的自然物与各种废弃物还给自然界，从而参与了自然界的物质循环与能量流动过程，不断地改变着地球环境。人类在改造环境的过程中，地球环境仍以固有的规律运动着，不断地反作用于人类，因此常常产生环境问题。
环境问题可以说在古代就有了。西亚的美索不达米亚，中国的黄河流域，是人类文明的发祥地。由于大规模地毁林垦荒，而又不注意培育林木，造成严重的水土流失，以致良田美地逐渐沦为贫瘠土壤。
产业革命以后，社会生产力的迅速发展，机器的广泛使用，为人类创造了大量财富，而工业生产排出的废弃物却造成了环境污染。19世纪下半叶，世界最大工业中心之一的伦敦，曾经多次发生因排放煤烟引起的严重的烟雾事件。正如恩格斯所指出的，人类对自然界的“每一次胜利，在第一步都确实取得了我们预期的结果，但是在第二步与第三步却有了完全不同的、出乎预料的影响，常常把第一个结果又取消了”。在世界人口数量不多、生产规模不大的时候，人类活动对环境的影响并不太大，即使发生环境问题也只是局部性的。20世纪50年代以来，社会生产力与科学技术突飞猛进，人口数量激增，人类征服自然界的能力大大增强，环境的反作用便日益强烈地显露出来，成为世界各国人民共同关心的全球性问题。
到18世纪末，人类发现的化学元素总共只有20多种。今天94种天然元素已经全部被发现，而且还制成了十多种人造元素。人工制取的各种化合物的种类与年俱增，据统计现今已超过500万种。在这些化学品中，有毒化学品的年产量已达 400万吨。大量人工制取的化合物包括有毒物质在内进入环境，在环境中扩散、迁移、累积与转化，不断地恶化环境，严重威胁着人类与其他生物的生存。
20世纪60年代末爱尔兰海上成千上万只海鸟死去，经过生物学家解剖发现，海鸟体内含有高浓度的多氯联苯。从生息在冰原覆盖、荒无人烟的南极大陆上的企鹅体内也检出了DDT。在北极附近格陵兰冰盖层中，近几十年来铅与汞的含量不断上升。
日本在20世纪40年代出现主要由镉污染造成的痛痛病，在20世纪50年代先后出现由于汞污染造成的水俣病与由于石油化工企业排放的大气污染物造成的四日市哮喘。许多种有害物质进入人体及其他生物体内还会产生潜在的与远期的危害。这一切已经引起世界各国的普遍关注。
人类活动排放的废弃物，越来越大地超过环境自净能力，从而影响全球的环境质量。据20世纪70年代估计，全世界每年排入环境的固体废物超过30亿吨，废水约6000亿～7000亿吨，废气中仅一氧化碳与二氧化碳就近4亿吨。大量废弃物排入环境使大气与水体的构成起了变化。大气中的二氧化碳含量（按体积计）已由19世纪的0.028%增加到现在的 0.032％。二氧化碳对地球气候起着调节作用。科学实验证实，如果它的含量继续增高，势必引起全球性的气候异常。西欧一些国家排放的大量硫氧化物、氮氧化物，经风传送，随雨水降落，造成斯堪的纳维亚地区一些淡水湖的湖水酸度显著上升。瑞典一些湖泊水中的氢离子浓度20世纪70年代比20世纪30年代几乎增加了100倍，鱼产量因而大幅度下降。
近年来世界上每年由于海运、沿海钻探与开采石油、事故溢漏与废物处理排入海洋的石油及其制品达到500多万吨。海洋被石油污染，使海洋浮游生物的生存受到严重的威胁。
据估计，现在大气圈中的氧气，有1/4是海洋中的海洋浮游植物通过光合作用而产生的。海洋浮游植物一旦遭到严重的损害，势必影响全球的氧含量的平衡。
人口的增长与生产活动的增强，成为对环境的冲击与压力。许多种资源日益减少，并面临耗竭的危险。全世界每年消耗的矿物燃料，20世纪初不足15亿吨（按标准大卡计算），20世纪70年代增至70亿～80亿吨。地球森林面积，1862年约为55亿公顷，20世纪60年代约为38亿公顷，70年代末只剩下不到26亿公顷了。应该特别提到的是，热带雨林对调节全球气候有重要作用，大面积的砍伐，将产生严重后果。由于不合理的耕作制度，世界上被风蚀、盐碱化的土地日益增多。
据联合国相关部门估计，土壤由于侵蚀每年损失240亿吨，沙漠化土地每年扩大600万公顷，如果继续按照这个速度发展下去，加上城市与交通事业的发展占用大量农田，全世界现有的12.4亿公顷耕地20年后将损失1/3，世界粮食生产将受到严重威胁。
另外，由于原生环境的消失、人类的捕杀与环境污染，世界上的植物与动物遗传资源急剧减少了。估计有 25000种植物与1000多种脊椎动物的种、亚种与变种面临灭绝的危险，这对人类将是无法弥补的损失。
以上事实说明，当今世界上大气、水、土壤与生物所受到的污染与破坏已达到危险的程度。自然界的生态平衡受到日益严重的干扰，自然资源受到大规模破坏，自然环境正在退化。环境科学就是为解决人类面临的严重的环境问题，为创造更适宜、更美好的环境而逐渐发展起来的。它的兴起与发展，标志着人类对环境的认识、利用与改造进入了一个新的阶段。
一、环境科学的研究领域与主要任务
环境科学的研究领域，在20世纪50～60年代比较侧重于自然科学与工程技术的方面，现今已扩大到社会学、经济学、法学等社会科学方面。对环境问题的系统研究，要运用地学、生物学、化学、物理学、医学、工程学、数学以及社会学、经济学、法学等多种学科的知识。所以，环境科学是一门综合性很强的学科。它在宏观上研究人类同环境之间的相互作用、相互促进、相互制约的对立统一关系，揭示社会经济发展与环境保护协调发展的基本规律；在微观上研究环境中的物质，尤其是人类活动排放的污染物的分子、原子等微小粒子在有机体内迁移、转化与蓄积的过程及其运动规律，探索它们对生命的影响及其作用机理等。
环境科学的主要任务有以下四个方面：
