افزایش تقاضای جهانی مواد معدنی، کاهش تدریجی عیار ذخایر، افزایش پیچیدگی کانسارها و تشدید الزامات زیست‌محیطی، ضرورت بهره‌گیری از رویکردهای نوین برای مدیریت بهینه منابع معدنی را بیش از پیش آشکار ساخته است. ژئومتالورژی به‌عنوان رویکردی میان‌رشته‌ای، داده‌محور و مبتنی بر زنجیره ارزش، با یکپارچه‌سازی داده‌های زمین‌شناسی، ژئوشیمی، کانی‌شناسی، معدن، فرآوری، محیط‌زیست و اقتصاد معدنی، ارتباط نظام‌مند میان ویژگی‌های کانسنگ و عملکرد فرآیندهای استخراج و فرآوری را برقرار می‌کند. هدف این پژوهش، بررسی مفاهیم، چهارچوب‌ها، ابزارها، مراحل اجرایی و چشم‌انداز توسعه ژئومتالورژی و مدل‌سازی ژئومتالورژیکی با رویکردی تحلیلی است. در این مطالعه، تحول ژئومتالورژی از روش‌های توصیفی به سامانه‌های پیش‌بین مبتنی بر داده‌های اکتشافی، مدل‌سازی بافت سنگ، شبیه‌سازی خردایش و مدل‌های ذره‌محور بررسی شده و مدل مفهومی ژئومتالورژی، رویکردهای راهبردی و فنی، مراحل اجرای برنامه ژئومتالورژیکی و نقش فناوری‌هایی مانند اسکن فراطیفی، آنالیزهای پیشرفته کانی‌شناسی، زمین‌آمار و الگوریتم‌های یادگیری ماشین در توسعه مدل‌های پیش‌بینی تبیین شده است. نتایج نشان می‌دهد که ژئومتالورژی با کاهش عدم‌قطعیت‌های زمین‌شناسی و فرآوری، بهبود پیش‌بینی رفتار کانسنگ، افزایش بهره‌وری انرژی، کاهش هزینه‌های عملیاتی و بهینه‌سازی برنامه‌ریزی استخراج و فرآوری، نقش مؤثری در توسعه معدن‌کاری هوشمند و پایدار دارد. کاربرد عملی این پژوهش، ارائه چهارچوبی برای بهبود تصمیم‌گیری در اکتشاف، برآورد منابع و ذخایر معدنی، برنامه‌ریزی استخراج، مدیریت تغییرپذیری کانسنگ، بهینه‌سازی عملکرد کارخانه‌های فرآوری و کاهش ریسک‌های فنی و اقتصادی پروژه‌های معدنی است. همچنین، نتایج این مطالعه می‌تواند مبنایی برای توسعه مدل‌های پیش‌بینی ژئومتالورژیکی و مدیریت پایدار منابع معدنی باشد.