地球物理与空间信息学院成立于2003年5月，前身是地球物理系（1999-2003），应用地球物理系（1986～1998），地球物理勘探系（1975～1986），地球物理探矿系（1952～1975）。2003年5月以前简称“物探系”，2003年5月之后简称“地空学院”。

1952年，在傅承义、薛琴舫、谭承泽、刘光鼎等地球物理前辈们的努力下，在北京地质学院创办了地球物理探矿系，薛琴舫教授首任系主任。1953年，由傅承义教授等创建了中国第一个地球物理探矿教研室，开始招收地球物理探矿专业和地球物理探矿专修科学生。物探系办公地点设在面向学院正大门的5号楼。

1953至1961年，物探系先后创办了金属与非金属矿产地球物理勘探、石油与天然气地球物理勘探、海洋地球物理勘探、放射性地球物理勘探、地球物理测井等专业。1955年，开始和前苏联专家学者合作培养研究生。在此期间，地球物理探矿专家顾尔维奇、克维亚特科夫斯基（1955）、诺维克夫（1956）及傅承义、顾功叙、秦馨菱、翁文波、曾融生、刘光鼎等院士先后在本系任教。

1960年至1963年，海洋物探教研室教师先后分两次编入国家科委组织的渤海综合物探大队和原地矿部海洋地质研究所（初期设在南京，后迁至广东湛江，现广州海洋地质调查局）。1965年，放射性物探专业整体迁入成都地质学院（现成都理工大学）。

1970年，北京地质学院物探系随校外迁湖北省。1975年，随校定址武汉并开始招生，先后在汉口武汉地质学校、武昌马房山等处上课。1980年，物探楼在武昌南望山新校区竣工，物探系师生从此有了新家。

1975年至1984年，物探系常设金属与非金属物探、石油与天然气物探专业，1977年，招收一届应用电子技术专业学生。其间，学校抽调我系多位教师参加组建原地矿部中南计算站工作（后演变为我校计算机科学与技术系）。

1985年至1995年，金属与非金属物探和石油与天然气物探专业合并成应用地球物理专业。其间，试办一届城市工程物探专业（本科班），招收二届应用电子技术专业大专班。

1996年至2003年，学校再次进行了较大规模的院系专业调整，1997年，无线电与电子电工教研室整体调入原信工学院。1998年，组建测控技术与仪器教研室。1999年，原应用地球物理系更名为地球物理系。2000年，在全国首批试办“信息与计算科学”专业，2003年该专业交数理学院续办。2003年，创办“地球信息科学与技术”专业。

2003年5月，地球物理与空间信息学院正式挂牌成立。2003年5月23日，学校在弘毅堂召开了隆重的成立大会。

2004年至2008年，学院成立了4系（应用地球物理系、固体地球物理系、测控技术与仪器系、地球信息科学技术系）和1个中心（教学实验中心）的架构。2008年测控系整体转入机电学院。

1981年，勘探地球物理学科获批博士学位授权点。

1998年，国家颁布了新的学科专业方案，勘探地球物理学科（及博士授权点）则改成“地球探测与信息技术”，属于一级学科 “地质资源与地质工程”的二级学科。同年，申报一级学科“地球物理学”所属二级学科“固体地球物理”硕士点获批。

2000年，获批“工程地球物理”国土资源部重点开放研究实验室。

2001年，获批固体地球物理学博士学位授权点。2006年，获批“地球物理学”一级学科博士学位授权点。同年 “地球探测与信息技术”评为国家重点学科，获批“地球物理学”博士后流动站。

2008年，获批“地球物理学”国家特色专业， 获批“固体地球物理”湖北省优势（重点）学科和“地球物理学‘湖北省重点学科。

2012年，获批“地球内部多尺度成像”省重点实验室。

2015年，获批“地球探测技术”省级教学示范中心。