som en konsekvens af disse ændringer flyttede fysisk geografi væk fra induktive beretninger om miljøer og deres oprindelse og mod analyse af fysiske systemer og processer. Interessen for fysiografien på jordens overflade blev erstattet af forskning i, hvordan miljøet fungerer.
det klareste eksempel på dette skift kom i geomorfologi, som var langt den største komponent i fysisk geografi. Den dominerende model i flere årtier blev udviklet og bredt formidlet af Vilhelm Morris Davis, der udtænkte en idealiseret normal cyklus af erosion i tempererede klimatiske regioner, der involverede den erosive kraft af rindende vand. Hans tilhængere brugte felt-og kartografiske beviser til at understøtte beretninger om, hvordan landskaber blev dannet: de konstruerede, hvad geografer i Det Forenede Kongerige kaldte “denudationskronologier.”Davis anerkendte en række andre cyklusser uden for tempererede klimaområder i glacierede, ørken-og periglaciale og bjergområder såvel som i kyst-og kalkstenområder. Hver af disse separate cyklusser havde sine egne karakteristiske landformer. På grund af langsigtede globale klimaændringer kan de dog have karakteriseret de nu tempererede områder i forskellige perioder. For geomorfologer, der arbejder i tempererede regioner, fokuserede særlig interesse på fremskridt og tilbagetrækning af gletsjere under Pleistocæn-epoken (omkring 2.600.000 til 11.700 år siden). Landskabsfortolkning på mange sådanne områder involverede identifikation af istidens indflydelse og konsekvenserne af global opvarmning, for nylig et emne af betydelig videnskabelig interesse. I 1950 ‘ erne var en stor kritik af dette arbejde, at det var baseret på uprøvede antagelser om landskabs-dannende processer. Hvordan eroderer rindende vand klipper? Kun besvarelse af sådanne spørgsmål kunne forklare oprettelse af landformer og søge disse svar krævede videnskabelig måling.
der var tre andre hovedgrupper af fysiske geografer, hvoraf to værker også var meget påvirket af evolutionsbegreberne. Arbejdere i biogeografi studerede planter og i mindre grad dyr. Planternes geografi afspejler miljøforhold, især klima og jord; biogeografiske regioner er kendetegnet ved disse forhold og deres blomstersamlinger, der producerer mønstre baseret på breddegrad og højde. Det blev hævdet, at disse samlinger udvikler sig mod klimakssamfund. Uanset hvilke specifikke vegetationstyper der oprindeligt besætter et område, konkurrence mellem planter om tilgængelige ressourcer vil føre til, at de, der er bedst egnede til de fremherskende forhold, til sidst bliver dominerende. Sådanne forhold kan ændre sig, og en ny cyklus indledes på grund af enten kortsigtede klimatiske udsving eller menneskeskabte miljøændringer.
undersøgelsen af jord eller pedologi var bekymret for den tynde kappe af forvitret materiale på jordens overflade, der opretholder plante-og dyreliv. Verdensregioner blev identificeret baseret på underliggende klipper og de operative fysiske og kemiske forvitringsprocesser. Klimatiske forhold var vigtige påvirkninger på jordtyper, med lokale variationer, der afspejler forskelle i overfladeaflejringer og topografi. Som med landformer og plantesamfund blev det antaget, at jord udvikler sig mod en stabil tilstand, når forvitring fortsætter og karakteristiske jordprofiler dukker op for hver region.
endelig var der klimatologi eller studiet af store verdens klimatiske systemer og deres tilknyttede lokale vejrmønstre i rum og tid. Meget af arbejdet var beskrivende og identificerede store klimatiske regioner og relaterede dem til sol-og jordgeometri. Andre undersøgte genereringen af sæsonbestemte og lokale vejrmønstre gennem bevægelser af vejrsystemer, såsom cykloner og anticykloner.
disse tilgange dominerede fysisk geografi indtil 1960 ‘ erne, da de stort set blev erstattet. De nye programmer havde tre hovedaspekter: større vægt på at studere processer snarere end resultater, vedtagelse af analytiske procedurer til måling og vurdering af disse processer og de tilknyttede former og integration af processerne i fokus på hele miljøsystemer. Mange af de tidlige ændringer involverede detaljeret måling af fysiske former; deduktiv modellering baseret på fysiske egenskaber udviklet senere. Deres integration i procesresponsmodeller involverede en omorientering af fysisk geografi lige så omfattende som i Menneskelig Geografi. Fysiske geografer identificerede sig i stigende grad som miljøforskere ved hjælp af de grundlæggende begreber Fysik, Kemi og biologi og matematikmetoderne for at fremme forståelsen af, hvordan miljøet fungerer, og hvordan det producerer dets karakteristiske træk.
systemkonceptet var et væsentligt element i disse ændringer. Klimaer, landformer, jord og plante-og dyreøkologi blev opfattet som indbyrdes forbundne, hvor hver havde indflydelse på den anden. Systemerne kunne opdeles i delsystemer med separate, men forbundne egenskaber og processer. Dræningsbassiner blev for eksempel store undersøgelsesenheder og blev opdelt i de kanaler, langs hvilke vand bæres, og dalskråningerne, hvis form er skabt af det bevægende vand. Geografer blev introduceret til vigtigheden af at studere systemer ved arbejde fra en række amerikanske geologer, såsom Stanley Schumm og Arthur Strahler. Manglen på interesse for tid og forandring—som udtrykt i Hartshornes Natur—betød imidlertid, at der var gjort lidt arbejde med fysisk geografi i USA i årtier. De indflydelsesrige geografer inkluderet Brite Richard Chorley, der underviste ved University of Cambridge efter at have studeret med Strahler i Ny York, og George Dury, der blev uddannet i Det Forenede Kongerige, men tilbragte meget af sin karriere i Australien og USA. Disse store hovedpersoner introducerede systemtænkning og undersøgelse af processer til Britisk fysisk geografi, som derefter blev geneksporteret til amerikansk geografi fra 1970 ‘ erne og frem, hvor lokalt uddannede individer som Melvin G. Marcus spillede vigtige banebrydende roller.