学院前身为成立于上世纪50年代初西安地质学校时期的地质科，1978年西安地质学院成立后，在原来西安地质学校地质科基础上成立了地质矿产勘查系。1980年代，经地质矿产部批准，原西安地质学院首任院长、著名地质学家张伯声院士组建了具有独立建制的地质构造研究所，张伯声院士亲自担任第一任所长。于1981年获得构造地质学硕士学位授权点、1984年获得岩石学（含沉积学）、矿床学和矿物学硕士学位授权点，1986年获得古生物学与地层学（含古人类学）硕士学位授权点。到上世纪90年代初期，建成了普通地质学、岩石学、矿相学、矿物学、矿床学、古生物与地史学、地球化学、石油地质学和找矿勘探地质学等教研室相应的教学实验室，从全国各地采集了大量珍贵地质标本，建成了普通地质学、矿物学、岩石学、矿产、古生物、构造地质学和沉积相等地质标本展室，成为我国五大地质矿产人才培养基地之一。

1996年原西安地质学院更名为西安工程学院，地质构造研究所并入地质矿产勘查系。为了适应教育体制改革和市场经济对人才的需求，在原来地质矿产勘查专业基础上，新开办旅游管理专业（地学旅游）、地理学专业、珠宝专业、城乡规划专业、无机非金属材料专业（矿物材料）等。根据教育部1998年颁布的《普通高等学校本科专业目录》，原地质矿产勘查专业变更为地质学专业（理科）和资源勘查工程专业（工科），1999年申请获批国土资源部成矿作用动力学开放研究实验室。2000年长安大学成立后进行院系和专业设置调整，在原西安工程学院地球科学系、国土系和材料系基础上组建了地球科学与国土资源学院，开设地质学、资源勘查工程（含油气方向）、地理信息科学、无机非金属材料、矿物加工工程、旅游管理、土地资源管理、城乡规划、自然地理与资源环境等本科专业，2003年获构造地质学博士学位授权点、2005年获地质学一级学科博士学位授予权，2012年获批地质学博士后流动站，同年地质学专业成为陕西省名牌专业。2012年无机非金属材料本科专业从学院分离出去成立长安大学材料科学与工程学院，自然地理与资源环境本科专业停招，学院名称更名为地球科学与资源学院。2016年，长安大学按照大类招生，将旅游管理专业划归长安大学经济管理学院，地理信息科学本科专业和部分教师划归长安大学地质工程与测绘学院，2017年新增设土地整治工程学本科专业。2019年，将土地整治工程学本科专业划归新组建的土地工程学院。