天津大学表层地球系统科学研究院（以下简称“地科院”）成立于2015年4月10日。研究院针对全球和区域生态与环境变化开展基础性、前瞻性和战略性研究，建立地表层圈相互作用及其生态和环境效应研究领域的多学科综合理论体系，并为可持续发展提供科学决策基础；通过全球气候和环境变化系统科学研究，培养地球科学及其交叉研究领域的优秀教学与科研人才；最终建立表层地球系统科学多学科交叉研究领域的世界一流研究平台。
地科院院徽外圈沿用天津大学校徽的整体风格，内圈以土壤颜色的篆体“地”字为主体，以淡蓝色地球图案为背景突出“地”字，下方的蓝色起伏形状象征河流、海洋和山峰，浅和深的暗红色形状象征土壤、岩石，不同层次图案的搭配与融合寓意地球表层的大气、水、土壤、岩石以及生物五大圈层之间的相互作用。“2015”为天津大学表层地球系统科学研究院成立元年。
研究院目前拥有全职教职工77人。包括教学科研系列62人，其中中科院院士1人，教授23人（包括杰出青年基金获得者4人、优秀青年基金获得者5人、长江学者奖励计划青年学者项目入选者1人、外籍教职工5人）。学院拥有由院士领衔、以中青年教师为骨干的高水平、高学历、年轻化、国际化的学术队伍，并处于不断壮大之中。地科院近已购置AMS、MC-ICP-MS、MAT253 Plus等大型无机质谱仪器，预计2年内建成拥有无机质谱仪、有机质谱仪、色谱仪等大型仪器的一流技术支撑平台。研究院以科研工作为导向，成立至今已申请获批多项科研基金项目，其中包括“中国西南河流拦截对流域碳氮循环和输送的影响及其效应评估研究” （2016年7月—2021年6月）国家重点研发计划项目，“喀斯特关键带养分运移机制及其水环境质量效应”国家自然科学基金委员会国际(地区)合作与交流项目等。
研究院目前拥有165名研究生，包括博士生66人（其中2名为国际学生），硕士生99人（其中2名为国际学生）。（数据截至2019年9月30日）