Geoteadlane viib läbi ulatuslikke väli- ja laboriuuringuid, et saada teada mitmesugustest maakeral ja sees toimuvatest protsessidest ja nähtustest. Ta võib olla spetsialiseerunud paljudele erinevatele geoloogia ja geofüüsika valdkondadele. Geoteadlane võib uurida teatud piirkonna kive, setteid või fossiile või uurida vulkaanide, liustike, ookeanide ja muude ainulaadsete füüsikaliste omaduste geoloogilist olemust. Paljud spetsialistid viivad läbi ulatuslikke uuringuid maad kujundavate loodusjõudude ja protsesside kohta. Geoteadlased võivad töötada ülikoolides, erauuringute laborites, naftaettevõtetes, inseneribüroodes, valitsusasutustes või mittetulunduslikes keskkonnaorganisatsioonides.
Uurimisgeoteadlased veedavad tavaliselt palju aega välitöödel, tehes vaatlusi ning kogudes mineraalide ja setete proove laborianalüüsideks. Geofüüsikud kasutavad sageli spetsiaalseid väliseadmeid, et ennustada ja mõõta magnetismi või seismilise aktiivsuse suurust piirkonnas. Geokeemiaeksperdid analüüsivad kivimiproovide keemilist sisaldust, et teha kindlaks teatud elementide või ebaloomulike saasteainete olemasolu. Stratigraafidena tuntud teadlased uurivad kivimikihte, et määrata kindlaks maa enda vanus, struktuur ja muutused. Paleontoloogid on spetsialiseerunud fossiilsete jäänuste kogumisele ja uurimisele, mis paljastab fakte evolutsiooni ja Maa keskkonna kohta minevikus.
Professionaalne geoteadlane võib vastutada maa või merepõhja uurimise eest, et määrata kindlaks nende struktuur ja sisu. Näiteks insenerigeoloogid uurivad potentsiaalseid ehitusplatse, et kinnitada nende stabiilsust. Naftageoloogid püüavad tulevaste puurimiste jaoks täpselt kindlaks määrata toornaftavarude asukoha. Okeanograafid jälgivad ookeani loodeid, setete ladestumist ja merepõhja levikut, et saada teada nende põhjustest ja tagajärgedest.
Paljud eksperdid töötavad valitsusasutustes ja mittetulundusühingutes, edendades kaitse- ja haridusalaseid jõupingutusi. Geoteadlane võib uurida globaalse soojenemise, ilmastiku ja inimtegevuse mõju teatud piirkonnale ning töötada edasiste kahjustuste eest kaitsmiseks. Ta võib aktiivselt osaleda puhastustöödes, pidada kõnesid ja seminare looduskaitse olulisusest või avaldada sellel teemal artikleid ja raamatuid.
Mis tahes erialal geoteadlaseks saamiseks peab inimesel tavaliselt olema vähemalt magistrikraad. Paljud tööandjad eelistavad palgata geoloogia või geofüüsika teatud alavaldkondades doktorikraadiga inimesi. Enamik uusi teadlasi omandab pärast kooli lõpetamist stipendiume, kus nad saavad kogenud spetsialistidega koos töötades esmased teadmised erinevatest uurimismeetoditest. Pärast ühe kuni kahe aasta möödumist võib teadlasel lubada alustada iseseisvat uurimistööd. Mõned osariigid, riigid ja tööandjad nõuavad geoteadlastelt litsentsieksamite sooritamist, kui nad on seotud inseneri- ja arhitektuurigeoloogiaga.