GEOS-Chem作为一个不断完善的全球性的3D大气化学传输模式（CTM），主要针对大气成分的源、汇以及传输过程中的物理化学作用，从而模拟各成分实际浓度分布及其演变进程。GEOS-Chem以美国国家航空航天局（NASA）的全球模式与资料同化办公室（GMAO）提供的从GEOS同化而得的气象厂作为驱动该模式所需的初始场。GEOS-Chem模式包含了详细的对流层Ozone-NOx-VOC-aerosol-HOx化学过程，充分考虑认为排放源和自然源的共同作用，认为排放的CO，NOx和SO2在GEOS-Chem中作为默认情况下，使用EDGAR3.2的2000年每月的全球库存，而人为排放的非甲烷挥发性有机化合物作为默认情况下，使用RETRO2000年每月的全球库存；GEOS-Chem使用TPcore的平流算法模拟水平传输过程，与GEOS GCM气象模拟相一致，而对流质量通量计算包括湿沉降、干沉积与海盐沉积过程。边界层中的GEOS-Chem混合使用非本地计划，对于汞的模拟由原来的GEOS-Chem海气耦合模拟扩展到一个耦合的大气-海洋-陆地模型。