地球系统指由大气圈、水圈、岩石圈、生物圈和日地空间以及各圈层之间的相互作用组成的有机整体。随着人类对各个圈层研究的不断深入和科学技术（如获取资料和处理资料的技术）的飞速发展，“将地球系统作为一个有机整体进行研究”成为大势所趋，“地球系统科学”也因此应运而生。对地球系统的观测与模拟是研究全球变化和可持续发展不可或缺的手段。在科学意义上，可以加深我们对地球环境过程基本规律的认识；在社会意义上，可以提升我们对未来地球环境系统和社会经济系统变化趋势的预测能力。国家“十三五”科技创新规划提出，“研制两三个具有自主知识产权、国际先进水平的地球系统模式”。“研制地球系统模式”的国家战略里也包括了“地球系统观测能力的提升”。

近年来河南省经济发展迅速，城市化进程也不断加快。2011年，中原经济区上升为国家规划，对河南省社会经济的发展起到有力的推动作用。经济的迅速发展，为河南省生态环境带来更大的压力，使得河南省面临的水资源短缺、土壤侵蚀、环境污染等生态环境问题更加亟待解决。2014 年的《河南省政府工作报告》指出：实施生态文明建设战略，建立系统完整的生态文明制度体系，推进生态文明建设、使经济社会发展与环境保护相协调。为实现生态保护和高质量发展，使河南省经济社会发展与环境保护相协调，需要站在“地球系统科学”的高度研究相关问题。本实验室将综合运用地理学、生态学、计算机科学、应用数学等理论和技术体系，通过理论探索，技术和管理经验的积累，为河南省生态文明建设和可持续发展提供科学的决策依据。该实验室的建立，将极大地促进河南大学地球科学、生态学、计算机科学和应用数学等的学科交叉，推进河南省地理学优势学科的建设；同时，培养锻炼一批面向河南省社会经济发展重大需求，并勇于探索科学前沿的青年研究骨干，将河南大学发展成为我国地球系统科学研究领域的重要基地。