土壤化学是在人类谋求解决土壤的植物营养和土壤培肥的实践中逐步形成和发展起来的，化学及测试技术的进展则是其重要条件。与土壤化学有关的实验可追溯到19世纪前的植物营养研究，但直至19世纪中叶发现离子交换现象后，土壤化学才作为一个独立的分支学科开始发展。进入20世纪后，各国土壤化学家先后提出交换过程是和表面张力及阴负电荷有关的胶体现象，从而把胶体化学引入土壤科学研究。20世纪20年代，人们还认为土壤胶体是二氧化硅、氧化铝和三氧化二铁的化学混合物，电荷是由此三种胶体在不同pH条件下相互凝聚而产生的。至20世纪30年代，通过引用X衍射技术，确定了土壤黏粒是结晶矿物，电荷是由于此类矿物的同晶置换和表面解离才产生的。此研究结论使得黏粒组成中的氧化物研究冷落了30多年。直至20世纪60年代，随着土壤资源开发重点转移至热带地区，土壤中氧化物的重要性及其表面特性才再次被重视，并基本上研究清楚了土壤胶体的表面类型，羟基化表面的电荷可变特性，并发展了重金属离子和某些阴离子的专性吸附及配位体交换学说。与此同时，在腐殖质的组成、土壤有机矿质复合体的类型、土壤酸度的本质、氧化还原体系等方面都取得不同程度的进展。分析技术也从元素分析发展到结构分析，并引入X衍射仪等现代仪器，构成了较完整的土壤化学体系。化学热力学、动力学、电化学等理论和技术的引用，更充实了土壤化学的理论基础。

中国的土壤化学研究是随土壤调查的开展而起步的。20世纪30年代就已见到了有关土壤化学学术论文的刊出。中国研究深受国际上土壤化学发展的影响。20世纪50年代受苏联的影响较多，在此之前和之后则主要受欧美的影响较多，但是中国土壤化学的发展仍然是与中国的国民经济建设、农业生产水平以及分布广泛的红黄壤和水稻土等土类的具体实际相联系的。30～50年代，土壤化学除研究土壤化学元素组成与土壤类型的关系之外，还研究了中国主要土壤类型对铵离子的吸附以及红黄壤对磷酸根的吸持。50年代起，随着南方土壤资源的调查研究，红黄壤的黏土矿物、土壤酸度、电荷性质及磷酸和钙、铵等离子的吸附和解吸等研究亦先后开始；同时还开展了水稻土的吸附特性及水稻高产的土壤化学环境、水稻土氧化还原过程等研究，并开始研究土壤的有机矿质复合体的类型、复合机理及其与土壤肥力的关系。70年代，逐步开展了红黄壤为主的土壤表面性质，包括水合氧化物型表面的电荷特性及其对离子的专性吸附的研究。

中国土壤黏土矿物组成的研究始于20世纪50年代中期，重点在主要土壤类型的黏土矿物组成及其分布规律上。70年代起，也注意到土壤过渡地带的黏土矿物组成及过渡矿物的特点的研究。中国土壤黏土矿物研究是将其作为土壤化学的物质基础而展开的，除研究土壤黏粒的矿物组成及其分布特点之外，同时还研究土壤黏粒矿物的表面性质和黏粒水分散体系的化学行为等。这些研究内容也是70年代以来国际上黏土矿物学研究中的发展趋势之一。90年代中国的土壤化学研究，仍以黏粒的矿物组成（半定量至定量）及其分布规律、土壤表面化学特别是水合氧化物型表面的电荷可变性及其化学行为和反应动力学研究为重点。

土壤化学主要开展以下各项内容的研究。

研究土壤中原生矿物和黏粒的矿物组成及其分布规律；矿物的形成条件，包括矿物的风化和转化；矿物的晶体结构。此外，还研究矿物各组分间的相互关系和影响因素，过渡地带的黏土矿物组成、混层矿物或过渡矿物的类型及其形成条件等。固相的有机部分则研究有机质的化学组成，有机质的降能降解和转化。有机矿质复合体的类型和复合机理等的研究仍然是土壤化学中的重要课题。

是土壤表面化学的基础。主要研究矿物表面类型和有机物表面，表面结构特性以及表面的羟基化，表面电荷特性，如永久电荷的来源对电荷性质的影响，羟基化表面电荷的可变条件（体系的pH及其中电解质的浓度等）及其与矿物类型的关系。

主要研究土壤固液相表面对阳离子吸附性能的类型和机理，包括交换性吸附（异性电荷相吸）、负吸附和非静电因素引起的专性吸附。还研究吸附现象的规律及其影响因素，包括各种离子吸附过程中的相互影响和反应动力学的研究。见土壤吸附。

主要研究以多价含氧酸根为主的阴离子，包括如硫、砷、磷、硅、钼、硒等含氧酸根，以及氟离子等在土壤表面的吸持及其机理。研究它们吸附和解吸的反应动力学，以及其与羟基化表面的羟基和水合基的酸量、矿物类型和pH的关系等。

研究酸度的实质，包括交换性酸和水解性酸产生的原因，交换性铝出现所反映出来的交换性酸的产生的原因，交换性铝出现所反映出来的交换性酸的产生机理，层状硅酸盐的分解、土壤铝的形态及其转化的过程和机理，交换性铝的羟基化以及Al(OH)_x^(3-x)+形态存在的原因和条件，还有羟基化表面上的质子在一定pH条件下的解离现象等。

主要研究土壤中氧化还原体系。氧化还原平衡过程的强度因素和容量因素、土壤中对氧化或还原具有缓冲能力的组分，以及在氧化还原过程中对某些离子或化学物质的形态，转化和迁移的影响及其环境效应等。

主要研究土壤溶液的离子组成、离子浓度和活度的关系，各种化学元素的溶液化学、溶液中各种化学平衡等。

研究黏土水分散体系中颗粒间的引力和斥力的平衡，包括颗粒的聚集、分散、絮凝、胶溶和黏度等，以及黏土水分散体系的流变性。这些与土壤黏粒的矿物组成及其类型、颗粒的大小和几何因素、吸附性阳离子的种类及其饱和度液相中电解质（或其他添加料）的种类和浓度等都密切相关。

是土壤环境化学的重要部分。主要研究某些致污染的金属离子和多价含氧酸根进入土壤后的形态转化和迁移及其反应动力学。同时也开始研究对土壤无害的某些添加物（如硅酸、铁铝氧化物等）在上述化学行为中的影响，以探索降低污染物毒害或削弱其活化（纯化）的途径。对有机农药及有机废弃物，则着重研究其在土壤中的降解和中间产物的潜在影响。

主要研究土壤分析化学中的前处理、原位测定技术和新分析项目的建议；化学测试方法的改进和新仪器的应用；针对土壤中化学成分的复杂性的分组、分级测定方法；根据化学物质在土壤中的不同活性程度的有效萃取方法，为“活性组分”的分析，化学选择性溶解法的筛选等，同时研究各种分析方法的土壤化学理论基础。

土壤中所进行的各种物理的、化学的和生物的过程中，土壤水分运动和温度变化等为土壤中化学过程的进行提供了必要条件；微生物的生命活动，则为土壤化学过程提供了动力。因此，土壤发生及植物养分的活化、形态转化和迁移，可看成各种化学过程的综合表现。其实质是在所有化学过程的作用下，各种元素的重新组合及其迁移。

随着现代化学方法在土壤研究中的广泛应用和土壤化学基本规律的逐渐阐明，土壤发生中的各种化学过程也越来越清楚，从而使现代的土壤分类学得以建立在较坚实的科学基础上。土壤化学的研究对于了解土壤肥力及其培育是不可缺少的。土壤肥力包括植物养分的供保蓄和根系活动的土壤环境。植物的养分由土壤供应，其形态、含量和分布、有效性及其在土壤中的转化过程等，本身就是化学组成、过程和反应的表现。借土壤化学反应和化学过程的研究，可以获悉土壤污染物进入土壤后的化学行为和归宿。