深地过程与战略矿产资源全国重点实验室（简称“深地实验室”）依托于中国科学院广州地球化学研究所，整合了研究所原同位素地球化学国家重点实验室、有机地球化学国家重点实验室（油气资源部分）以及中国科学院矿物学与成矿学重点实验室、边缘海与大洋地质重点实验室（广州地化所部分）等多个研究单元的优势力量组建而成。深地实验室2023年1月20日由中国科学院批准组建，2025年1月10日获中华人民共和国科学技术部正式批准进行建设。

    原同位素地球化学国家重点实验室，2011年由中华人民共和国科学技术部批复成立，其前身为中国科学院同位素年代学和地球化学重点实验室（2004年），并可追索到奠定我国元素和同位素地球化学研究基础的第一个稀有元素矿物化学实验室（1956年）和第一个同位素绝对年龄实验室（1960年）。实验室旨在开展引领学术前沿的同位素地球化学基础理论和方法的研究探索，加强同位素地球化学分析相关新技术、新方法的研发，揭示地球内部和浅表地质过程中元素和同位素组成及演变规律，深化对地球各层圈相互作用的认识，阐明其对矿产资源与环境变化的制约，以创新性成果促进学科发展，为解决资源环境领域重大科学问题提供科学依据。实验室曾获得国家自然科学科学二等奖3项、国家科技进步二等奖1项、省部级科学技术一等奖7项。

    原有机地球化学国家重点实验室，于1989年获批准建设，1992年11月通过国家计委组织的验收并正式对外开放，是国家首批立项建设的81个国家重点实验室之一。有机地球化学国家重点实验室的精神，秉承“学，思，锲而不舍”（已故傅家谟先生的座右铭）。实验室的使命，是成为国际有机地球化学研究的卓越中心，服务于化石能源勘探和环境保护，为国家能源安全供给与环境可持续发展，做出不可替代的贡献。“十三五”期间，实验室主要在油气地球化学和环境地球化学两大研究领域，在深层油气资源与评价、非常规油气资源与评价、环境有机污染过程与风险管控原理、大气环境化学与区域空气质量改善原理等四个主要研究方向，承担重大研究任务，组织和部署基础性、前瞻性研究。

    中国科学院矿物学与成矿学重点实验室，成立于2010年，是广州地球化学研究所整合成矿动力学实验室、极端环境地质地球化学实验室、矿产资源中心和所内部分从事元素地球化学、构造地质学的科研力量建立的具有鲜明矿物学和成矿学特色的综合科研实验室，在2014年和2019年两次中科院评估中均位列同领域前列。实验室主要目标是研究矿物学和成矿学的前沿科学问题；揭示成矿规律，预测矿产分布；探究矿物特性，实现资源高效利用。包括采用微区分析、矿物谱学、同位素、高温高压实验与计算模拟等方法，研究矿物的“构-形-性-控-效”和成矿元素的“源-运-储-保-变”，揭示板块俯冲和地幔柱等地球动力学背景下的成矿机理和成矿规律，进行矿产预测，指导找矿；探索矿物资源在工业和社会发展中的应用，实现固体地球科学理论体系的创新和技术突破，为我国经济可持续发展提供支撑。

    中国科学院边缘海与大洋地质重点实验室，于2003年9月正式成立，是由中国科学院广州地球化学研究所和中国科学院南海海洋研究所共同组建的学术平台，为两所海洋地质、地球物理、和地球化学等专家开展富有成效的合作提供了良好的工作平台，形成了在学科配备、人才队伍和仪器设备等方面具有国际先进水平的一支边缘海地质研究力量，增强了边缘海地球动力学及海洋沉积过程与环境研究领域的原始创新能力。 实验室以“两洋一海”（太平洋、印度洋、中国海）为主战场，研究边缘海-大洋地质与环境演化过程及其资源效应。开展海洋岩石圈结构、演化动力学及其资源效应；海洋沉积过程及环境演变；岛礁结构、形成演化与生态地质三个方面的研究。