地理科学系发端于1902年创办的京师大学堂师范馆史地科，后发展为北平师范大学史地系，抗日战争时期随学校西迁至陕西，后再次西迁至现址，时称国立西北师范学院地理系。
2000年原地理系各专业重组为地理与环境科学学院，地理系更名为地理科学系。
承京师大学堂之史地底蕴，启陇原师资培养之地理先河，扎根金城兰州，服务区域建设，地理科学系经多年积淀，形成了一支专业基础扎实、教学经验丰富、眼界开阔、思想活跃的高学历、高水平师资队伍，现有教授8人，副教授12人，博士17人；博士生导师4名，硕士生导师14名。
依托学院发展，地理科学系拥有地理学一级学科博士后科研流动站并形成了完整的学士—硕士—博士学位培养体系，现有地理科学（师范类、国家级特色专业）、地理科学“云亭班”（非师范类）和自然地理与资源环境（非师范类）3个全日制本科专业。
秉承“学高为师，行为世范”的师德师风，坚持“厚基础、宽口径、强能力、高素质”的培养模式，地理科学系教师长期致力于地理师资、科研后备力量的培养工作以及地理与环境科学教育、寒旱区资源与环境演变过程、寒区旱区生态环境退化与恢复等领域的研究工作。建系以来培养地理科学类专业人才8000余人，均成为国内尤其是西北地区地理教育及相关领域的中坚力量；全系教师近5年来主持参与省部级以上课题近百项，在中外权威学术期刊上发表学术论文400余篇。