有普通自然地理學，它是研究自然地理環境的物質組成、結構特徵形成和變化規律的學科，也有人認為它是綜合自然地理學的分支學科。
部門性的分支學科有地貌學、氣候學、水文地理學，土壤地理學、生物地理學、冰川學、凍土學、化學地理學和醫學地理學等。
地貌學、氣候學、水文地理學、土壤地理學、生物地理學是在研究自然地理環境整體的基礎上以自然地理環境的某一成分為研究對象，研究其組成、結構、動態及分佈等特徵和規律。它們的形成與某些自然科學有關，是自然地理學與相鄰的其他科學的邊緣學科。
地貌學又稱地形學，是研究地球表面的形態特徵、成因、分佈及其演變規律的學科，是自然地理學與地質學的邊緣學科。
氣候學是研究氣候特徵、形成、分佈和演變規律，以及氣候與其他自然因子和人類活動的關係的學科，是自然地理學與大氣科學的邊緣學科。
水文地理學，研究地球表面各類水體的性質、形態特徵變化與時程分配，以及分佈規律的學科，是自然地理學與水文學的邊緣學科。
土壤地理學是研究土壤與地理環境的關係的學科，是自然地理學與土壤學的邊緣學科。
植物地理學是研究植被空間分佈規律的學科，是自然地理學與植物學的邊緣學科。
動物地理學是研究動物在地璋表面的分佈及其生態地理規律的學科，是自然地理學與動物學的邊緣學科。
以獨特的自然綜合體或自然地理環境的某一方面為研究對象的分支學科有：
冰川學是研究地球表面各種自然冰體的形成、特徵、發育及其分佈規律的學科。
凍土學是研究凍土的形成、特徵、發育及其分佈規律的學科。
化學地理學是研究地理環境的化學組成和化學元素的分佈、遷移轉化規律的學科，是自然地理學與化學的邊緣學科。
醫學地理學是研究人群疾病和健康狀況的地理分佈、與地理環境的關係，以及醫療保健機構和設施地域合理配置的學科。它既是地理學與醫學的邊緣學科，也是應用地理學的分支學科。
此外，還有環境地理學、海洋地理學、荒漠學、河流學、沼澤學等分支學科。
現代自然地理學不斷加強定量分析、生態化和應用研究的同時，還注意吸收其他學科的新成就和研究方法，開始進行地理預測研究，並將更加重視全球環境問題。同時，自然地理學研究與人文地理學研究將越來越緊密的聯繫在一起。
自然地理學的研究對象是自然地理環境，包括只受到人類間接或輕微影響，而原有自然面貌未發生明顯變化的天然環境，和長期受到人類直接影響而使原有自然面貌發生重大變化的人為環境。
自然地理學的研究內容隨著學科的發展越來越廣泛，但主要還是研究各自然地理成分的特徵、結構、成因、動態和發展規律；研究各自然地理成分之間的相互關係，彼此之間的物質和能量的循環與轉化的動態過程；研究自然地理環境的地域分異規律；研究各個區域的部門自然地理和綜合自然地理特徵，並進行自然條件和自然資源的評價，為區域開發提供科學依據；研究受人類干擾、控制的人為環境的變化特點、發展趨勢、存在的問題，尋求合理利用的途徑和整治措施。
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