研究自然地理过程的目的在于了解地球表层的形成和演变。自然地理过程的时间尺度通常分为日变化、年变化、多年变化、长期变化等。现代的变化信息可通过设立定位观察站来取得，或从已有长期观察的气象、水文站台网取得。较长时期的自然地理过程主要用溯因法和遗迹分析法加以重建。溯因法指收集反映自然地理过程不同发展阶段的事实或客体，按其可能的发生顺序加以组合排列，以求重建其发生和演变过程。遗迹分析法指对地球表层中保存蹦自然地理过程的各种遗迹进行分析比较，以重建过去的自然地理过程。例如，对树木年轮（见年轮气候学）进行分析，并结合其他资料，推论过去的气候，研究气候变化的历史。