南京大学国际地球系统科学研究所（ESSI）于2000年11月19日成立，为南京大学首批建立的学科特区之一。其建设目标是：1）围绕当前全球日益严峻的全球变化等问题，利用遥感和地理信息系统等技术手段，揭示人类活动与资源、环境、生态间相互作用机制，建设具有国际一流水平的定量遥感和陆地碳循环研究团队，增强承接国家重大项目和服务国家“碳达峰”、“碳中和”战略等重大需求能力；2）发展和普及全球变化和地球系统等科学的高等教育，培养地球系统科学优秀人才；3）瞄准国际研究前沿，建立开放式的与国际科研机构接轨的工作环境和运行模式，建设地学多学科交叉研究的平台，促进地理学等学科建设，成为国际一流的地球系统科学研究和教学中心之一。

近年来，研究所面向参与全球气候变化谈判、减排增汇科学施策的需求、以及全球变化研究的前沿问题，开展地球系统科学研究，加强队伍建设，在定量遥感理论与方法、碳通量陆气协同遥感方面取得了具有国际先进水平的研究成果。

研究所现有研究队伍由9名教授、4名副教授、1名助理教授和10名博士后组成，其中杰青1名，青年拔尖人才2名，江苏杰青3名，南京大学毓秀博士后计划入选者2名。研究所面向地球系统科学发展前沿和国家重大战略需求，明确了定量遥感及其应用、全球变化与碳循环两个主要研究方向。在定量遥感及其应用方向，着重开展资源环境遥感、植被定量遥感、叶绿素荧光遥感、高光谱遥感、热红外遥感和海洋遥感等研究。在全球变化与碳循环研究方向，依托遥感和空间信息技术，重点开展陆地生态系统碳氮水循环、全球变化及其对自然和人类活动的影响、全球碳同化系统研发和陆地生态系统碳通量优化计算等方面的研究。

研究所现拥有江苏句容水稻生态系统野外观测站、河南商丘旱作农业生态系统野外观测站、江苏省碳中和国际联合实验室，并与地理与海洋科学学院共建黄山国家公园生态系统教育部野外科学观测研究站、自然资源部国土卫星遥感应用重点实验室、碳中和与国土空间优化重点实验室、江苏省地理信息技术重点实验室等平台。研究所也拥有国家重点领域科技创新团队、教育部创新团队等。

研究所近年来主持了包括“973”项目及课题、重点研发计划项目及课题、国家自然科学基金和国际合作项目等在内的一批重要科研项目。近5年经费5000万以上。成果发表于Science, Nature子刊、Science子刊、Global Change Biology和Remote Sensing of Environment等领域高水平期刊、入选“十三五”国家科技成果创新展和2020年度地理学十大科技进展。