Construite sur une analyse approfondie des archives de Robert Smithson, cette thèse réévalue la série des Nonsites (1967-1969) dans sa relation d'inspiration avec les Géosciences. Elle rappelle le contexte culturel des années soixante comme toile de fond pour l’inspiration de l’artiste et détermine l’envergure de son expertise dans le domaine des sciences. Des documents préparatoires inédits viennent éclairer son processus de création et la manière dont il formule ses œuvres complexes, à partir des sources géologiques, de l'information scientifique et de la muséographie. La relation entre arts et sciences apparaît centrale dans l’élaboration des Nonsites. Chaque œuvre de la série est ainsi rattachée à ses sources artistiques et scientifiques et révèle le moment historique de l’émergence de la sculpture post-minimale. Le jeu de l’espace muséal avec la tridimensionnalité est alors enrichi par le déploiement de strates d’informations contextuelles et crée les prémices d’une interaction nouvelle entre œuvre et spectateur.De plus, deux perspectives ouvertes sur un choix d'œuvres de Giuseppe Penone et Olafur Eliasson démontrent comment leurs démarches artistiques sont en résonance avec les préoccupations créatives de Smithson. Il est ainsi possible de problématiser l’expédition scientifique de terrain (et la manière de penser le territoire qui lui préexiste), ainsi que les agencements muséographiques en art comme en sciences comme sources déterminantes dans la confluence de l’art et des sciences. / Based on a thorough analysis of Robert Smithson's archives, this dissertation re-evaluates the Nonsites series (1967-1969) in its inspirational relationship with the Geosciences. It recalls the cultural context of the sixties as a backdrop for the artist's inspiration and determines the scope of his expertise in the field of science. Unpublished preparatory documents enlighten his creative process and the way he formulates his complex works from geological sources, scientific information and museography. The relationship between arts and sciences is central to the development of the Nonsites. Each work in the series is thus linked to its artistic and scientific sources and reveals the spectacular historical moment of the emergence of post-minimalist sculpture. The play between the museum space and three-dimensionality is then enriched by the deployment of layers of contextual information and provides the basis for a new interaction between viewer and artwork.In addition, two perspectives are drawn towards the work of Giuseppe Penone and Olafur Eliasson and demonstrate how their artistic approaches resonate with Smithson's creative concerns. It is thus possible to problematize the scientific field expedition (and the analysis of the territory, its prerequisite), as well as the museographic arrangements, as determining sources in the confluence of art and science.