Bài báo này xem xét, so sánh bốn cách tiếp cận chính hiện nay trong nghiên cứu cổ môi trường và cổ khí hậu bao gồm tiệm cận từ góc độ cổ sinh, vi cổ sinh; từ góc độ trầm tích luận, địa hóa nguyên tố chính và nguyên tố vết, và từ đồng vị bền. Cách tiếp cận từ góc độ trầm tích và địa hóa nguyên tố chính và nguyên tố vết thường được sử dụng rộng rãi đối với nhiều loại trầm tích được thành tạo trong các môi trường và có tuổi khác nhau. Cách tiếp cận cổ sinh trong nghiên cứu cổ môi trường và cổ khí hậu bị hạn chế bởi sự bảo tồn kém của các di chỉ cổ sinh. Sử dụng đồng vị bền là một xu hướng mới trong nghiên cứu cổ môi trường và cổ khí hậu được áp dụng đối với nhiều đối tượng khác nhau, từ sinh vật tới khoáng vật nhạy cảm với sự biến đổi của môi trường.
Thông tin thu nhận được từ bốn cách tiếp cận trên không đồng nhất về mức độ và loại thông tin. Cổ sinh chỉ cung cấp thông tin khái quát về điều kiện địa lý như môi trường lục địa, biển nông, biển sâu, thềm mà không có thông tin chi tiết về môi trường. Các bản ghi trầm tích có thể cung cấp nhiều thông tin chi tiết hơn. Địa hóa các nguyên tố cung cấp thông tin về điều kiện oxi hóa khử, điều kiện ẩm ướt hay khô nóng, lượng mưa nhiều hay ít của môi trường. Đồng vị bền cung cấp cách tiếp cận định lượng nhất. Thông tin thu được từ cách tiếp cận này dựa chủ yếu vào tỷ số đông vị oxy và carbon để xây dựng lại lịch sử biến động nhiệt độ trong khí quyển và đại dương. Mức độ định lượng của thông tin thu được tăng dần từ cách tiếp cận trên cơ sở cổ sinh vật, trầm tích, địa hóa nguyên tố chính và nguyên tố vết, đến đồng vị bền. Không có cách tiếp cận nào tối ưu và duy nhất trong nghiên cứu cứu cổ môi trường, cổ khí hậu, do đó cần áp dụng đồng bộ cả bốn cách tiếp cận nêu trên.