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地球和空间科学学院由地球物理与行星科学技术系、地球化学与环境科学系组成，前身为1958年中国科大建校时设立的地球物理系和地球化学和稀有元素系，时任中国科学院地球物理所所长赵九章和中国科学院地质所所长侯德封分别担任两个系的首任系主任。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，学校成立地球和空间科学学院，现任院长为朱日祥院士，执行院长汪毓明教授，党委书记、副院长刘斌教授，副院长倪怀玮教授、李锐教授，党委副书记熊成。

学院专业分别隶属于地球物理学、地质学、大气科学、环境科学与工程四个一级学科，学院在固体地球物理、空间物理、大气物理、地球化学、环境科学等五个专业方向培养本科、硕士和博士研究生并设有博士后流动站。其中，地球物理学（含固体地球物理和空间物理）是国家一级重点学科，在2009年和2012年国家一级学科评比中获得排名第一；地球化学是国家二级重点学科，但其以单一二级学科参加2009年、2012年国家一级学科评比，均获得地质学一级学科排名并列第五；环境科学在2012年国家一级学科评比进入前20%。学院设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67名，副教授24名，其中中国科学院院士3名，“大师讲席”教授4名，“千人计划”教授4名， “国家杰出青年基金”获得者12名，教育部“长江学者”特聘教授2名，中国科学院“百人计划”教授7名，“新世纪百千万人才工程”国家级人选4名，“青年千人计划”入选者16名，省级教学名师2名。另外，学院依照“全院办校、所系结合”的办学方针、坚持科教结合的办学传统，从中科院各相关研究所聘请了几十位客座教授和名誉教授，他们每年定期或非定期来学校讲授部分高年级课程、开设专题报告、进行科研合作交流和作学术讲座，其中包括多位中国科学院院士。同时，学院高度重视拓展学生国际化视野，通过“请进来、走出去”的方式，邀请国际著名高校资深教授来校讲学，多渠道派遣我们的本科生和研究生去国外名校短期学习或拜在名导师手下接受联合培养或是直接攻读博士学位。
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——“安徽省全球变化与极地环境重点实验室”。学院的研究领域由地球内部延伸到行星际空间，包括这个广大区域中不同层次的结构和物质组成，以及物质的运动和各种物理化学过程，其目标是以物理或化学为基础，认识我们生活的地球和她周围的宇宙空间，了解地球本身的运动规律和其它星体对她的影响，为更加有效地利用资源，保护环境，防灾减灾，实现可持续发展奠定科学基础。
学院在人才培养方面成果斐然。建校以来培养的学生中已有中国科学院院士7人；中国工程院院士1人；国家杰出青年基金获得者20余人；教育部“长江学者”特聘教授6人。有美国AGU Fellow和AAAS Fellow，还有以邓中翰、张捷、唐明、母润昌等为代表的高科技企业家以及多位在美国和欧洲的著名高校中担任教授的校友。在这些杰出校友中，我院86届毕业生宋晓东博士的研究成果被Science列入1996年度十大世界科技进展；我院88届毕业生温联星博士、05届毕业生李雯博士分别于获得2003年、20174年荣获AGU Macelwane Medal（此奖为地球科学领域青年科学家奖）。培养的博士生中已有8人次获得全国百篇优秀博士论文（地球物理学4篇、地质学4篇）。现在，学院每年约有75%的本科毕业生进入国内外名校或研究机构继续深造。