启动网页版Google地球后，一个缓慢旋转的地球模型会出现在屏幕上。用户可以点击并拖动鼠标或手指来转动地球。可以滑动鼠标滚轮或使用两根手指来放大地球，当放大到接近地面时，视线会逐渐与地面平行并进入3D模式。用户也可以点击3D按钮直接进入3D模式。在3D模式中，用户可以自由地游览整个城市的3D模型。[31]用户可以在左侧的搜索菜单中使用名称或经纬度搜索并定位目的地。[32][33]
在“探索者”模式中，用户可以按照设定好的路线，按顺序游览地球。每个地点都会展示此地点的3D模型、全景图片或视频，在旁边会显示关于此地点背景知识的知识卡片。[20][34]该版本还添加了“手气不错”按钮，该按钮可以将用户带到地球上的随机位置，并向他们显示知识卡片，知识卡片的内容大多来源于维基百科。[35]
3D城市模型
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截止至2025年6月，覆盖有3D影像的国家或地区（3D影像主要覆蓋國家、3D影像覆蓋率）
具有3D覆蓋範圍的國家/地區 過去曾經有3D覆蓋範圍的國家/地區
高覆蓋率的3D建築物 3D建築物的中景覆蓋 3D建築物覆蓋率低
在部分地区，Google地球可以显示3D建筑模型。Google地球中的第一批3D建筑是使用SketchUp等3D建模程序创建的。2009年，谷歌发布Building Maker以方便用户建立和上传3D建筑模型[36]。Google在2012年6月宣布，它将用自动生成的3D建筑替换用户生成的3D建筑物。[37]
谷歌在飞机上搭载了5个不同方向的摄像机，当飞机以不同角度飞过同一地区时，会拍摄到不同角度的图片。谷歌首先对图片进行初步处理，以去除云、雾霾对图片质量的干扰，谷歌也会抹去地面上的汽车。之后计算机会对这些图片进行分析，以制作出标示镜头与物体距离的深度图（英语：Depth map）。不同角度的深度图可以制作成网格图（英语：Mesh generation），这是建筑物的一个粗略的3D模型。然后将拍摄的的图片贴图到这些模型上。为了得到更好的显示效果，这些图片大多数是在春天拍摄的。[31]
街景
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位于美国加利福尼亚州山景城的谷歌街景车
主条目：Google街景
2008年4月15日，谷歌推出Google地球4.3版本，此版本正式整合街景视图功能。[38]Google街景视图提供水平方向360°及垂直方向290°的街道全景街景视图。这些照片是由安装在汽车上的相机拍摄的。Google街景中的全景图片可使用鼠标点击拖动，以从不同大小、不同方向及不同角度观看。在车不能进入的地方（如某些限定行人通行的区域、狭窄的街道以及公园小巷等），则以Google三轮车替代。[39]
水體与海洋
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谷歌海洋在2009年被引入Google地球5.0中。Google海洋提供世界各地海洋的水下全景图，附带世界各地的航海影像、图片、适合冲浪处、适合潜水处、鱼群出没地、有过真实海洋考察的地点等信息。利用此功能，用户可以潜到海平面以下，以三维的形式探索海底的各个角落。[40]
2011年6月，Google将某些深海底区域的分辨率从1公里的网格提高到了100米。[41]哥伦比亚大学拉蒙特-多尔蒂（Lamont-Doherty）地球观测所的海洋学家提供了大量的海底高分辨率图像，这些图像覆盖了大约5％的海床。[42][43]
专业版功能
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以下功能仅适用于运行于Windows平台上的Google地球专业版。[44]
外太空
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谷歌星空
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主条目：Google星空
谷歌星空于2007年8月22日在Google地球4.2中推出，2008年3月13日推出网页版。[45]用户可以在谷歌星空中查看恒星和其他天体。[46]Google地球的图层功能同样适用于星空模式，并可以在紫外线、红外线、X射线或微波等不同波段下浏览星空。[47]Google与太空望远镜科学研究所（STScI）等天文机构展开合作，收录了哈勃望远镜等望远镜拍摄的超过1亿颗恒星和2亿个星系的图像。[48]用户也可以从外部的KML文件导入更高分辨率的星空图片。[49]
火星
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主条目：Google火星
Google地球也提供了火星的3D模型。火星侦察轨道飞行器的HiRISE摄像机还提供了一些高分辨率图像，这些图像的分辨率与地球上的相似。此外，还有许多火星着陆器的全景图像，例如“火星探测漫游者”，“勇气号”和“机遇号”。这些图片可以用类似于Google街景的方式查看。
在谷歌火星的塞东尼亚区火星人脸旁边，谷歌放置了一个聊天机器人“Meliza”，用户可以打字与其交谈。[50]
月球
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主条目：Google月球
Google在2009年7月20日阿波罗11号任务40周年之际，将该功能引入了Google地球。谷歌月球包含了多个导游图层，如阿波罗11号之旅。[51]
图层
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Google地球具有“图层”功能，可以让用户更好的了解特定地点。图层所对应的图标会覆盖在地图的特定位置上上，点击图标可以了解此位置在图层中的详细信息。包括了地理資訊、街景、交通、气象、海洋和照片库等图层。[52]一些图层包括导游功能，用户可以按照图层中的特定顺序浏览地球。用户可以使用KML语言来创建自定义图层。[53]2006年12月，维基百科和Panoramio作为图层集成到了Google地球中。该图层可以在地图的对应位置上展示Panoramio用户拍摄的照片和此位置对应的维基百科条目。[54][55]
飞行模拟器
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飞行模拟器功能在Google地球4.2版本中首次出现。[56]飞行模拟器中提供了两架飞机。飞行时，会在原有的地球浏览界面上叠加一个平视显示器以模拟真实的飞机驾驶体验。[57]除了使用键盘控制之外，还可以使用鼠标或操纵杆来控制模拟器。[58]
其他用途
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除了以上的基本用途外，Google地球也还有许多其他用途。台灣高雄警方在追查非法地下油行的行动中，依據Google地球衛星照片及線民所提供地理資料，從照片拍攝找到借由藏身在無門牌號工地裡的油槽、油罐車所進行非法販油位置，因而循線到偵破地下油行。[59]2019年，有人通过Google地球找到了美国的一名失踪了22年的男子。[60]Google地球也可用于查看受灾地区，例如2010年1月12日海地发生海地地震，Google于1月17日提供了最新的图像。[61]Google通过Earth View网站公开了大量高清桌面壁纸。[62]此外，Google地球中的卫星图像也是开源情报的重要来源。[63]
2009年，谷歌与马德里的普拉多博物馆合作，将14幅绘画作品数字化，并可以在Google地球和Google地图浏览3D化的普拉多博物馆。[64][65]使用Google地球上的街景视图，用户可以探索30个世界遗产，并通过知识卡片了解其历史背景。[66]
Google地球還推出Timelapse功能，在Timelapse中加入數千張歷史衛星照片並拼接成縮時視頻，用戶可以查看地球的變化[67]。