Vides zinātne attīstījusies pēdējo gadu desmitu laikā vienlaikus ar citām problēmorientētām zinātnes nozarēm: materiālzinātni, molekulāro bioloģiju, nanozinātni un citām. Vides zinātnes jēdziena veidošanās pamatā ir koncepcija par vides vienotību un veselumu – fizisku un garīgu objektu un procesu kopumu, kas aptver cilvēku un dabu un kura integrāls elements ir arī pats cilvēks. Ekoloģiskās sistēmas un resursi sniedz cilvēces eksistencei vitāli nepieciešamos pakalpojumus – nodrošina vides kvalitāti un ražošanas resursus. Sabiedrības tehniskais progress, kas ignorē ekoloģisko sistēmu kapacitāti, noved pie šo sistēmu degradācijas un līdz ar to pie pašas sabiedrības eksistences apdraudējuma – cilvēku dzīves kvalitātes pazemināšanās, sociālo un ekonomisko sistēmu sabrukuma. Vides piesārņojums, resursu izsīkums, bioloģiskās daudzveidības samazināšanās un globālās klimata pārmaiņas mūsdienās ir radījušas miljardiem eiro lielus ekonomiskos zaudējumus. Līdz ar to vides zinātnes attīstība saistāma ar nepieciešamību risināt nozīmīgas sabiedrības problēmas, kuras esošo zinātņu ietvaros atrisināt nav iespējams.

Komplekso problēmu risināšanai tiek izmantotas gan dabaszinātņu (ķīmijas, fizikas, bioloģijas), gan sociālo zinātņu (ekonomikas, vadībzinātnes, tiesību zinātnes), gan arī humanitāro zinātņu (filozofijas, ētikas) pētījumu metodes. Vienlaikus attīstās jaunas, starpdisciplināras metodes, kuras nodrošina pētījumu rezultātu tiešu izmantošanu sabiedrības pārvaldībā, lēmumu pieņemšanā, tehnoloģiskā progresa attīstībā. Metodoloģijas pamatā ir jebkuras zinātnes pētījumu metožu izmantošana vides problēmu risinājuma nodrošināšanai.

Atkarībā no dominējošās metodoloģijas izveidojušās vides zinātnes apakšnozares: vides ķīmija, ekotoksikoloģija, vides pārvaldība, vides filozofija un ētika, vides ekonomika, vides tiesības, vides politika, vides komunikācija, vides inženierzinātne, vides biotehnoloģija, ilgtspējas zinātne, dabas aizsardzība. Apakšnozares vieno kopēja ideoloģiska platforma – vides zinātnes paradigma, kas nozīmē, ka pētījumu rezultātiem jānodrošina cilvēces pastāvēšana, zinātne nedrīkst kaitēt dabas videi un cilvēkam. Vides zinātne pastāv gan kā metazinātne, gan arī sekmē pētījumus specializācijas virzienos.

Vides zinātnes nozīmību nosaka tās būtiskā ietekme uz sabiedrības apziņu, pasaules uztveri un tautsaimniecību. Ņemot vērā dabas vides degradācijas pakāpi, nepieciešamība aizsargāt dabu 21. gs. kļuvusi par dominējošo cilvēka un dabas mijiedarbības aspektu. Vides zinātne nodrošina dabas aizsardzības zinātnisko pamatu izstrādi un sekmē aizsargājamo dabas objektu sistēmas pilnveidi, ietverot bioloģiskās un ainavu daudzveidības aizsardzību. Vides zinātnes pētījumi sekmē dabas vides un cilvēkvides aizsardzības likumdošanas sistēmas izveidi, ieviešanu un izpildi. Vides pētījumi ir nodrošinājuši apdraudētu sugu aizsardzību (piemēram, vaļveidīgo zvejošanas ierobežojumi), apdraudētu teritoriju aizsardzību (piemēram, Arktika un Antarktīda, tropiskie lietus meži), aizsargājamo teritoriju, biosfēras rezervātu tīkla pilnveidošanu (UNESCO programma “Cilvēks un biosfēra”). Pētījumi, kas pierādīja skābo nokrišņu ietekmes, bija pamats starptautisku likumdošanas aktu pieņemšanai, vides pārraudzības un kontroles institūciju izveidei, kā rezultātā tika ierobežota sēru saturošu ogļu izmantošana enerģijas ieguvē un ražošanā un līdz ar to tika samazināts pārrobežu piesārņojums. 20. gs. 70. gados pieņemti likumdošanas akti, kas ierobežoja ozona slāni degradējošu vielu lietošanu, bet kopš 20. gs. 90. gadiem starptautiskās sadarbības uzmanības centrā ir klimata pārmaiņas, kardināli ietekmējot ikvienu dzīves jomu. Klimata pārmaiņu pētījumi aptver klimatisko procesu mainības analīzi laika gaitā, klimata veidojošo fizikālo procesu (tai skaitā kosmisko faktoru) izpēti un klimata modelēšanu. Klimata pārmaiņu nozīmīgums izvirza nepieciešamību operatīvi uz tām reaģēt: gan mazinot klimata pārmaiņas, gan piemērojoties tām. Pētījumu loks aptver risinājumus, kas nepieciešami alternatīvas enerģētikas sistēmas attīstībai, pārejai uz zemu oglekļa emisiju sabiedrību. Cits vides problēmu aspekts ir ar globalizāciju un cilvēces skaita pieaugumu saistītais neatjaunojamo resursu patēriņš. Līdz ar to vides zinātnes pētījumi sekmē ekonomikas un tehnoloģiju attīstību, tieši ietekmējot tautsaimniecību. Resursus saudzējoši, “zaļi”, ekoloģiski (jeb videi draudzīgi) risinājumi ir prasības, kuras ir aizvien aktuālākas gan ražošanas procesu raksturošanai, gan konkurētspējīgu, tirgū pieprasītu produktu izveidei. Vienlaikus vides zinātnei ir liela teorētiskā nozīme citu zinātņu nozaru attīstībā, jo tā piedāvā jaunu skatījumu uz dabā un sabiedrībā noritošiem procesiem un to savstarpējo mijiedarbību.

Vides zinātnes pirmsākumi saistās ar renesanses laikmetu, kad tika izvirzīti jautājumi par cilvēka un dabas mijiedarbību, cilvēces atbildību, neskartās dabas vērtību. Vides zinātne kā patstāvīga zinātnes nozare izveidojās 20. gs. 60.–70. gados, palielinoties cilvēka ietekmei uz dabas vidi un veidojoties reģionālam un globālam vides piesārņojumam. Rosinājums vides pētījumu sākšanai bija literāri darbi (piemēram, pesticīdu izmantošanas radītie riski, skābo nokrišņu ietekme Ziemeļvalstīs, sugu izzušana). Būtisks pavērsiens saistās ar Reičelas Kārsonas (Rachel Carson) grāmatas “Klusais pavasaris” (Silent spring) publicēšanu 1962. gadā, kas parādīja cilvēka radīto vides pārmaiņu iespējamo dramatisko ietekmi. Vides problēmas (skābie nokrišņi, piesārņojums ar pesticīdiem un smagajiem metāliem, ūdeņu eitrofikācija, ozona caurumu veidošanās, smogs u. c.) ietekmēja sabiedrības izpratni un radīja nepieciešamību meklēt jaunas integrētas pētījumu metodes. Politiskās diskusijas aizsāka Apvienoto Nāciju Organizācijas (ANO) Konference par cilvēkvidi (United Nations Conference on the Human Environment) Stokholmā 1972 gadā. Konferences deklarācija iezīmēja vadlīnijas vides likumdošanas un vides ētikas pamatiem, kas tālāk attīstījās kā pētniecība. Sākumposmā attīstījās vides ķīmisko un fizikālo procesu pētniecība, kas bija pamats vides ķīmijas un vides fizikas izveidei, kā arī vielu un fizikālo faktoru ietekmju pētniecība, kas bija pamats ekotoksikoloģijas izveidei. Vienlaikus jaunu saturu ieguva pētījumi ekoloģijā, īpaši akcentējot cilvēku ietekmes aspektus uz dabas vidi. Nākamo pavērsienu vides zinātnes attīstībā radīja cilvēces attīstības modelēšana, kas atklāja cilvēces attīstības raksturu un ierobežojumus, kā arī to, kādas var būt šo ierobežojumu pārsniegšanas sekas. Donella Medouza (Donella Meadows), Jergens Randers (Jørgen Randers), Deniss Medouzs (Dennis Meadows) grāmatā “Izaugsmes robežas” (The Limits to Growth, 1972) pierādīja, ka, turpinoties līdzšinējam attīstības raksturam, pat pastāvot tehnoloģiskajam progresam un paplašinoties izejvielu un resursu pieejamībai, jau 21. gs. laikā iespējama izaugsmes robežu pārsniegšana un labklājības rādītāju katastrofāla samazināšanās. Modelēšanas rezultāti parādīja, ka līdzšinējais cilvēces attīstības ceļš sevi izsmēlis.

Mūsdienu pētījumi apstiprina šīs hipotēzes pareizību. Ja pasaules iedzīvotāju skaita, rūpniecības, piesārņojuma, pārtikas ražošanas un resursu patēriņa augšanas tendences turpināsies, mūsu planētas iespēju robežas tiks sasniegtas 21. gs. laikā. Ierastāko resursu izmantošana un daudzie piesārņojuma veidi jau pārsniedz ātrumu, kas ir fizikāli līdzsvarots. Bez ievērojamas materiālu un enerģijas plūsmu samazināšanas jau 21. gs. vidū notiks nekontrolējama pārtikas, enerģijas un rūpniecības produkcijas daudzuma samazināšanās. Iespējamais rezultāts varētu būt pēkšņa un nekontrolējama iedzīvotāju skaita un ražošanas apjoma samazināšanās, sociālie konflikti, nekontrolējama migrācija. Tomēr šī samazināšanās nav neizbēgama. Ir iespējams veidot apstākļus vides un ekonomikas stabilitātei, kas varētu būt līdzsvarota arī tālā nākotnē. Pāreja uz līdzsvarotu un ilgtspējīgu sabiedrību prasa rūpīgi sabalansēt ilgtermiņa un īstermiņa mērķus, dodot priekšroku dzīves pietiekamam nodrošinājumam, vienlīdzībai un kvalitātei, nevis kopprodukta daudzumam. Galvenie vides zinātnes uzdevumi ir: 

1. resursu saglabāšana, kas nozīmē cilvēces attīstībai nepieciešamo resursu pieejamības nodrošināšanu ne tikai esošajām, bet arī nākamajām paaudzēm. Nepieciešams realizēt rīcības programmu un politiku, kuras mērķis ir paaugstināt neatjaunojamo resursu izmantošanas efektivitāti, to aizvietošanu ar atjaunojamiem resursiem, vienlaikus saglabājot bioloģisko daudzveidību un aizsargājot sugu ģenētisko potenciālu. Šī uzdevuma risināšanas pieejas ir, piemēram, alternatīvo enerģijas avotu attīstība, ražošanas un cita veida atkritumu atkārtota izmantošana, jaunu, videi draudzīgu tehnoloģiju attīstība;
2. cilvēka radītās (antropogēnās) vides un dabas vides sabalansēta attīstība, kas saistās, piemēram, ar nepieciešamību saglabāt lauksaimnieciski izmantojamo zemju produktivitāti, optimizēt pilsētu teritoriju izmantošanu un transporta plūsmas;
3. sabiedrības attīstībai pieņemamas vides kvalitātes nodrošināšana, pārtraucot vai ierobežojot procesus, kas degradē vidi, negatīvi ietekmē ekosistēmu pašatjaunošanās spējas, nelabvēlīgi ietekmē cilvēku veselību, samazina dzīves kvalitāti. Vienlaikus nepieciešams atjaunot degradēto vidi;
4. sociālās vienlīdzības nodrošināšana gan valstī, gan starp valstīm, nepieļaujot ienākumu nevienlīdzības pieaugumu;
5. sabiedrības līdzdalība valsts un vides pārvaldē.

Mūsdienās vides zinātne atrodas aktīvā veidošanās fāzē, un notiek aktīvas diskusijas gan par vispāratzītām pamatkoncepcijām, gan attīstības tendencēm. Pētījumu un diskusiju centrā ir ilgtspējīgas attīstības risinājumi, klimata pārmaiņas un to ietekme uz cilvēci, dabas vidi, ekosistēmu pakalpojumi un to nozīmība, bioloģiskās daudzveidības nodrošināšana, jaunās vidi piesārņojošās vielas (ārstniecībā izmantojamās vielas, nanomateriāli u. c.) un to iespējamās ietekmes, pārtuksnešošanās un augsnes degradācija, resursu izsīkšana, atjaunojamo resursu izmantošanas izpēte, cirkulārā ekonomika, vides problēmu tehnoloģiskie risinājumi, vides izglītība.

Vides pētījumus veic gan valstu pētniecības institūti, piemēram, Somijas Vides institūts (Suomen ympäristökeskus), Dānijas Nacionālais Vides pētījumu institūts (Danmarks Miljøundersøgelser), gan augstskolas un to pētnieciskie institūti. Pasaules universitāšu ranžējumā 2015. gadā vides zinātnē augstāko novērtējumu ieguvusi pētniecība Kalifornijas Universitātē, Bērklijā (University of California, Berkeley), Stenforda Universitātē (Stanford University), Masačūsetsas Tehnoloģiju institūtā (Massachusetts Institute of Technology), bet no Eiropas universitātēm augstāko pozīciju ieņem Šveices Federālais Tehnoloģiju institūts (Eidgenössische Technische Hochschule, ETH) Cīrihē.

Scopus datubāzē 2015. gadā iekļauti 87 vides jautājumiem veltīti zinātniskie žurnāli, no kuriem autoritatīvākie: Environmental Science and Technology (kopš 1967. gada; izdevējs ACS Publications), Chemosphere (kopš 1972. gada; izdevējs Elsevier), Bioresource Studies (kopš 1979. gada; izdevējs Elsevier), Environmental Chemistry (kopš 2004. gada; izdevējs CSIRO Publishing), Science of the Total Environment (kopš 1972. gada; izdevējs Elsevier). Ik gadus tiek izdots liels skaits monogrāfiju un rokasgrāmatu, kas veltītas gan pētījumiem vides zinātnes apakšnozarēs, gan kopējiem nozares jautājumiem.

Vides zinātnes attīstību sekmē daudzu zinātnieku darbs, kuru vidū atzīmējams Mario Molinas (Mario J. Molina) devums ozona slāņa degradācijas izpētē un Pola Džozefa Krucena (Paul Jozef Crutzen) darbs atmosfēras ķīmijas jomā, kas 1995. gadā godalgots ar Nobela prēmiju. Vides zinātnes pētījumi tiek veikti, gan pētot vidē noritošos procesus, gan arī izstrādājot pieejas, kuru mērķis ir sekmēt tautsaimniecības un visas cilvēces attīstību. Ginters Pauli (Gunter Pauli) izveidoja nulles emisijas koncepciju – pieeju ražošanas attīstībai, kas nepieļauj vides piesārņojuma veidošanos. Džeimss Lavloks (James Lovelock) attīstījis koncepciju par Zemi un uz tās noritošo procesu kopumu kā vienotu veselumu, kas savukārt saistās ar 2012. gadā izstrādāto koncepciju par Zemes nestspēju un planetārajām robežām. Viens no cilvēka ietekmes novērtēšanas risinājumiem ir ekoloģiskās pēdas pieeja, kuru attīstījuši Viljams Rīss (William Rees) un Matiss Vakernāgels (Mathis Wackernagel).