ca o consecință a acestor schimbări, geografia fizică s-a îndepărtat de conturile inductive ale mediilor și originile lor și spre analiza sistemelor și proceselor fizice. Interesul pentru fiziografia suprafeței Pământului a fost înlocuit de cercetări privind modul în care funcționează mediul.cel mai clar exemplu al acestei schimbări a venit în geomorfologie, care a fost de departe cea mai mare componentă a geografiei fizice. Modelul dominant de câteva decenii a fost dezvoltat și diseminat pe scară largă de William Morris Davis, care a conceput un ciclu normal idealizat de eroziune în regiunile climatice temperate care implică puterea erozivă a apei curgătoare. Adepții săi au folosit dovezi de teren și cartografice pentru a susține relatările despre modul în care s-au format peisajele: au construit ceea ce geografii din Regatul Unit au numit „cronologii de denudare.”Davis a recunoscut o serie de alte cicluri în afara zonelor climatice temperate din zonele glaciare, deșertice și periglaciare și montane, precum și în zonele de coastă și de calcar. Fiecare dintre aceste cicluri separate avea propriile forme de relief caracteristice. Cu toate acestea, din cauza schimbărilor climatice globale pe termen lung, este posibil să fi caracterizat zonele acum temperate în perioade diferite. Pentru geomorfologii care lucrează în regiuni temperate, un interes deosebit s-a concentrat pe avansul și retragerea ghețarilor în timpul Pleistocen epocă (acum aproximativ 2.600.000 până la 11.700 de ani). Interpretarea peisajului în multe astfel de zone a implicat identificarea influenței glaciațiilor și a consecințelor încălzirii globale, mai recent un subiect de interes științific considerabil. Până în anii 1950, o critică majoră a acestei lucrări a fost că se baza pe ipoteze netestate cu privire la procesele de formare a peisajului. Cum erodează apa curgătoare rocile? Numai răspunsul la astfel de întrebări ar putea explica crearea formei de relief și căutarea acestor răspunsuri a necesitat măsurarea științifică.
au existat alte trei grupuri principale de geografi fizici, dintre care două au fost, de asemenea, mult influențate de conceptele evoluției. Lucrătorii din biogeografie au studiat plantele și, într-o măsură mai mică, animalele. Geografia plantelor reflectă condițiile de mediu, în special clima și solurile; regiunile biogeografice se caracterizează prin acele condiții și ansamblurile lor florale, care produc modele bazate pe latitudine și altitudine. S-a susținut că aceste ansambluri evoluează spre comunitățile climax. Oricare ar fi tipurile de vegetație specifice care ocupă inițial o zonă, concurența între plante pentru resursele disponibile va duce la cele mai potrivite condițiilor predominante, devenind în cele din urmă dominante. Astfel de condiții se pot schimba și un nou ciclu poate fi inițiat fie din cauza fluctuațiilor climatice pe termen scurt, fie a schimbărilor de mediu induse de om.
studiul solurilor, sau Pedologie, a fost preocupat de mantaua subțire de material erodat pe suprafața Pământului care susține viața plantelor și animalelor. Regiunile lumii au fost identificate pe baza rocilor subiacente și a proceselor operative de intemperii fizice și chimice. Condițiile climatice au avut influențe importante asupra tipurilor de sol, variațiile locale reflectând diferențele de depozite de suprafață și topografie. Ca și în cazul formelor de relief și al comunităților de plante, s-a presupus că solurile evoluează spre o stare de echilibru, pe măsură ce se produc intemperii și apar profiluri caracteristice ale solului pentru fiecare regiune.
în cele din urmă, a existat climatologia sau studiul sistemelor climatice majore ale lumii și a modelelor meteorologice locale asociate în spațiu și timp. O mare parte din lucrare a fost descriptivă, identificând regiunile climatice majore și raportându-le la geometria solară și a Pământului. Alții au investigat generarea de modele meteorologice sezoniere și locale prin mișcările sistemelor meteorologice, cum ar fi ciclonii și anticiclonii.
aceste abordări au dominat geografia fizică până în anii 1960, când au fost în mare parte înlocuite. Noile programe au avut trei aspecte principale: un accent mai mare pe studierea proceselor, mai degrabă decât pe rezultate, adoptarea procedurilor analitice pentru măsurarea și evaluarea acestor procese și a formelor asociate și integrarea proceselor într-un accent pe sisteme de mediu întregi. Multe dintre schimbările timpurii au implicat măsurarea detaliată a formelor fizice; modelarea deductivă bazată pe proprietățile fizice dezvoltate ulterior. Integrarea lor în modelele de răspuns la proces a implicat o reorientare a geografiei fizice la fel de extinsă ca cea din geografia umană. Geografii fizici s-au identificat din ce în ce mai mult ca oameni de știință de mediu, folosind conceptele de bază ale fizicii, chimiei și biologiei și metodele matematicii pentru a avansa înțelegerea modului în care funcționează mediul și cum își produce trăsăturile caracteristice.
conceptul de sistem a fost un element semnificativ al acestor schimbări. Climatele, formele de relief, solurile și ecologia plantelor și animalelor au fost concepute ca fiind interdependente, fiecare având un impact asupra celuilalt. Sistemele ar putea fi împărțite în subsisteme cu caracteristici și procese separate, dar legate. Bazinele de drenaj au devenit unități majore de studiu, de exemplu, și au fost subdivizate în canalele de-a lungul cărora se transportă apa și versanții văii a căror formă este creată de apa în mișcare. Geografii au fost introduși în importanța studierii sistemelor prin activitatea unui număr de geologi americani, precum Stanley Schumm și Arthur Strahler. Cu toate acestea, lipsa de interes pentru timp și schimbare—așa cum este exprimată în natura lui Hartshorne—a însemnat că s-au făcut puține lucrări asupra geografiei fizice în Statele Unite de zeci de ani. Geografii influenți au inclus britanicul Richard Chorley, care a predat la Universitatea din Cambridge după ce a studiat cu Strahler în New York și George Dury, care a fost instruit în Regatul Unit, dar și-a petrecut o mare parte din carieră în Australia și Statele Unite. Acești protagoniști majori au introdus gândirea sistemelor și studiul proceselor în geografia fizică britanică, care a fost apoi reexportată în geografia Americană din anii 1970, unde indivizi instruiți local precum Melvin G. Marcus a jucat roluri cheie de pionierat.