L’hypothèse Gaïa, appelée également hypothèse biogéochimique, est une hypothèse scientifique controversée, initialement avancée par l'écologiste anglais James Lovelock en 1970, mais également évoquée par d'autres scientifiques avant lui, selon laquelle la Terre serait « un système physiologique dynamique qui inclut la biosphère et maintient notre planète depuis plus de trois milliards d'années, en harmonie avec la vie ».
L'ensemble des êtres vivants sur Terre serait ainsi comme un vaste organisme — appelé « Gaïa », d'après le nom de la déesse de la mythologie grecque personnifiant la Terre — réalisant l'autorégulation de ses composants pour favoriser la vie. Un exemple cité par Lovelock à l'appui de son hypothèse est la composition de l'atmosphère, qui aurait été régulée au cours du temps de manière à permettre le développement et le maintien de la vie.
L'hypothèse Gaïa repose sur un modèle scientifique qui se fonde sur plusieurs constatations écologiques, climatologiques, géologiques ou encore biologiques (à travers la notion d'éco-évolution notamment) et appelé Earth system science. Il en résulte un pronostic alarmiste quant à l'avenir de la biosphère, face au défi du changement climatique notamment.
L'hypothèse Gaïa est développée par James Lovelock dans plusieurs ouvrages : Les Âges de Gaïa (1990), La Terre est un être vivant, l’hypothèse Gaïa (1999), Gaïa. Une médecine pour la planète (2001) et enfin La Revanche de Gaïa (2006) qui dresse le tableau d'une planète devenue inhabitable pour l'homme. D'autres scientifiques comme Lynn Margulis reprennent l'hypothèse Gaïa, qui depuis les travaux de Lovelock a fait l'objet d'une abondante littérature, tant scientifique que philosophique. Du modèle géobiochimique est née la géophysiologie qui, dans la continuité de l'hypothèse Gaïa, propose d'étudier toutes les interactions existant au sein du système-Terre.
