中国科学技术大学地球和空间科学学院由地球物理与空间科学技术系、地球化学与行星科学系组成，前身为1958年中国科学技术大学建校时设立的应用地球物理系、地球化学和稀有元素系。1978年学校进行系科调整，设立了地球和空间科学系。2001年12月，学校成立了地球和空间科学学院。

学院下设地球物理与空间科学技术系、地球化学与行星科学系及地球和空间科学实验教学中心。一级学科包含地球物理学、地质学两个博士点以及大气科学硕士点。地球物理学（含固体地球物理学和空间科学与技术学）是国家一级重点学科，在教育部一级学科评比中排名第一；地球化学是国家二级重点学科，在地质学一级学科评比中排名第五。地球和空间科学实验教学中心是安徽省级本科实验教学示范中心。

学院师资力量雄厚，现有教授57名，特任教授16名，副教授23名，副研究员7名，副研级高级工程师7名，其中中国科学院院士3名，“大师讲席”教授4名，“国家杰出青年基金”获得者15名，教育部“长江学者”特聘教授3名，“新世纪百千万人才工程”国家级人选4名，省级教学名师2名。

学院拥有高水平的研究平台。其中，有国家级观测研究平台——蒙城“国家野外地球物理观测研究站”；有两个中国科学院重点实验室——“壳幔物质与环境实验室”和“近地空间环境实验室”；一个省级重点实验室—— “极地环境与全球变化安徽省重点实验室”。