第一，《徐霞客游记》在我国地学史上第一次较全面地对自然地理现象进行了理性探索。在《徐霞客游记》之前，《禹贡》、《五藏山经》、《汉书·地理志》、《水经注》等都包含有较丰富的自然地理知识，涉及到地貌、河流、湖泊、生物、矿产等内容。唐锡仁和杨文衡先生曾列表对这几部作品所包含的地学信息等进行详细的比较，发现它们基本上呈依次递进的状况，《水经注》与《徐霞客游记》则几乎不相上下。一个特别引人注目的现象就是，分析自然地理现象的成因一项，前三部作品均为0次，《水经注》为3次，而《徐霞客游记》为57次。在前面的论述中我们已经提到，徐霞客就海拔高度、地理纬度、气候等因素对植物的影响，河流的侵蚀作用等问题都作了符合现代科学的分析。可以说，在徐霞客之前，地学著作对自然地理现象主要停留在纯客观描述的阶段，徐霞客超越前人，第一次有意识地对自然地理现象的成因作了理性的探索和科学的分析，《徐霞客游记》是第一部较全面地对自然地理现象进行理性探索的地学著作，在我国地理学史上具有划时代的意义。
第二，《徐霞客游记》在地貌学史上具有重要的意义。我国西汉时已有表示峰丛石山的地图--长沙马王堆三号汉墓出土的《地形图》是世界上最早的地表岩溶地貌图。此后南北朝时期王韶之《始兴记》、郑缉之《东阳记》、郦道元《水经注》、盛弘之《荆州记》以及宋朝范成大《桂海虞衡志》等都有关于地表岩溶地貌的记载，但都不像《徐霞客游记》那样系统全面。据唐锡仁、杨文衡先生统计，《徐霞客游记》记载的岩溶地貌多达22项，现代地学所说的岩溶地貌已经百分之百包括在内；其他几种文献中，《始兴记》、《东阳记》等只有1项，最多的《桂海虞衡志》也只有4项。《徐霞客游记》不仅记载全面，而且对各种岩溶地貌一般都有独立的名称和具体的描述，有时还涉及到成因的探索；因此，从某种意义上说，《徐霞客游记》是我国第一部较系统地研究地表岩溶地貌的著作。
第三，《徐霞客游记》在洞穴学史上具有重要的意义。我国最早记述洞穴情况的著作是春秋战国时代的《五藏山经》，此后，汉代的《神龙本草经》，三国时期吴谱的《吴氏本草》、顾启期的《娄地记》，南北朝盛弘之的《荆州记》、郦道元的《水经注》，唐代莫休符的《桂林风土记》，宋代范成大的《桂海虞衡志·志岩洞》、周去非的《岭外代答》、王象之的《舆地纪胜》、罗大经的《鹤林玉露·南中岩洞》等等，都有关于洞穴或其堆积物的记载，明代正德年间李贤编纂的《大明一统志》收集了全国95个州府的372个洞穴名称，详细描述的有131个，可以说是我国古代洞穴资料之集大成者。据唐锡仁、杨文衡先生统计，《徐霞客游记》共记载洞穴357个，虽然在数量上比《大明一统志》略少，但具体内容远为丰富。其中有四项内容尤其突出：
1.“洞穴考古”一项，其他著作均无，《徐霞客游记》通过考古弄清了13个洞名；
2.“洞内石头颜色”一项，其他著作中只有《娄地记》记载了“青白”种，《徐霞客游记》共记载了16种；3.“采集标本”一项，其他著作中只有《桂海虞衡志·志岩洞》曾“图其真形”，《徐霞客游记》共采集标本4次，包括石珠、石钟乳、石树等；4.对同一洞穴的记载，《徐霞客游记》一般都远比其他著作详细，如对桂林栖霞洞的记载，《徐霞客游记》长达3200字，其他著作中，篇幅最长的《鹤林玉露·南中岩洞》只有160字。此外，在对洞穴的具体描述中，《徐霞客游记》有时参考了以前的著作，如描写北流白沙洞，《舆地纪胜》有“勾漏甲于天下，而此洞为”勾漏第一之语，《大明一统志》转引了此语，《徐霞客游记》又从《志》上转引过来。由此可见，徐霞客可以说是我国古代杰出的洞穴学家，从某种意义上，《徐霞客游记》可以说是我国第一部较系统地研究洞穴的著作。
徐霞客在世界科学史上同样占有重要的地位。就考察范围来说，徐霞客远远大于西方学者。徐霞客在我国西南热带、亚热带岩溶发达的地区考察了3年，该地区碳酸盐岩连续分布面积达50万平方公里，居世界之最；西方学者早期对岩溶地貌的考察和论述几乎只限于欧洲温带岩溶区和地中海一带，考察范围远远不如徐霞客。就时间来说，徐霞客远远早于西方学者：对热带岩溶的考察，西方直到1845年才有德国旅行家容格·胡恩对爪洼“千山”地形的描述，比徐霞客晚200多年。对洞穴的考察，现存法国巴黎国家图书馆中的加法雷尔的《地下世界》(残稿)有所涉及，但含有浓厚的神秘主义色彩，比《徐霞客游记》晚十来年；瓦尔瓦索的《克莱茵公爵的荣誉》记述了他家乡及邻近地区的洞穴、落水洞等，发表于1689年，比《徐霞客游记》晚半个世纪，而且仍具神秘主义色彩。俄国科学家罗蒙诺索夫的《论地层》(1763)论述了石钟乳，比徐霞客晚130多年。就论述的内容来说，徐霞客比西方19世纪以前的同类学者远为丰富全面。19世纪以前，西方只有少数研究者对局部岩溶区域和某些岩溶现象作过观察和解释，内容零散，对岩溶成因和地理分布等都没有清晰的概念。徐霞客却在17世纪30年代已经对热带亚热带的岩溶现象作了大范围的相对系统的考察和描述，并对岩溶现象的成因和地理分布提出了一些科学的观点。《徐霞客游记》记载的地表岩溶地貌类型和数量之多，不仅当时在世界范围内绝无仅有，即使今天仍难能可贵。今天像徐霞客那样长时间、大范围徒步考察的也不多见。在岩溶学方面，西方直到19世纪50年代，克维治克的《岩溶现象》才超越了徐霞客的《徐霞客游记》。
综上所述，徐霞客不愧为世界上杰出的旅行家和地理学家，也不愧为世界上最早的岩溶学家和洞穴学家。