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建造数字地球的技术和能力一直在发展和提高。 可以预见，2020年的数字地球与2005年的数字地球将有天壤之别。 目前看来，构建数字地球的核心技术包括：
（1）计算科学。直到计算机出现，创造知识的实验和理论都受到局限。 科学实验研究的许多现象都难以观测，它们或太大，或太小，或太快， 或太慢，或发生在10亿分之一秒或10亿年。 另一方面，纯理论研究不能预测诸如雷暴等现象的后果。 随着高速计算机作为新工具，我们能够模拟那些难以观测的现象， 同时更好地分析和理解我们观测的数据。即计算科学克服了实验科学和理论科学的局限， 模型和模拟为我们采集的地球信息提供了新的视点。
（2）海量数据存储。数字地球存储数以夸特（1024）计的信息。 20世纪％年代后期，美国航空航天局（NASA）行星地球观测项目每天获得的信息量达到数以太计。 我们获取的信息量更是正在急剧增加，它需要开发相应的信息存储设备和技术。
（3）卫星影像。1998年初， 美国行政当局许可商业卫星系统提供lm空间分辨率的卫星影像， 满足精确制图要求，替代先期航空影像。 1987年美国高光谱传感器AVIRIS在NASA喷气推进实验室（JPL）的问世， 标志第二代成像光谱仪进人遥感实用阶段。 AVIRIS首次测量全部太阳辐射覆盖的波长范围（0.4~2.5jun）的成像光谱仪。 1987年后，AVIRIS每年为科学研究和实际应用提供大量的图像数据。 随着MODIS等卫星传感器的应用，卫星高光谱影像在可预见的未来将成为现实。
（4）宽带网络。数字地球所需要的数据涉及数千个不同组织， 采用分布式存储。意味着参与数字地球的服务器必须由高速网络来连接。 网络流量爆炸性增加，10GB/S(1G=109)传输速率的网络正在实验中， 下一代网络速率将达到1TB/s(lT=10i2)。
（5）互操作。由于几个简单却广泛接受的协议，如网络协议， Internet和万维网获得了成功。数字地球也需要类似的不同层次互操作， 使一个应用软件产生的地理信息，可以被另一个软件使用， 地理信息系统（GIS）产业正通过0GIS来解决问题。 如WebGIS是基于网络、以空间信息的管理、应用为目标的技术系统。 OpenGIS解决GIS开放、集成、协作的标准和规范为目标。 互操作的另—个技术层面是科学可视化，实现人与计算机之间的互操作。
（6）元数据。元数据是关于数据的数据。如要使影像或地理信息有意义， 必须知道其名称、位置、作者（数据源）、日期、数据格式和分辨率等。 美国联邦地理数据委员会正和美国产业界、州和地方政府部门合作，共同开发有关元数据的非官方标准。