地球物理学用物理学的原理和方法，对地球的各种物理场分布及其变化进行观测，探索地球本体及近地空间的介质结构、物质组成、形成和演化，研究与其相关的各种自然现象及其变化规律。在此基础上为探测地球内部结构与构造、寻找能源、资源和环境监测提供理论、方法和技术，为灾害预报提供重要依据。已故著名地球物理学家赵九章先生是这样形容地球物理学的——“上穷碧落下黄泉、两处茫茫都不见”。
地球物理学的研究内容总体上可以分为应用和理论地球物理两大类。应用地球物理(又称勘探地球物理)的研究范围比较广泛，主要包括能源勘探、金属与非金属勘探、环境与工程探测等。勘探地球物理学利用地球物理学发展起来的方法进行找矿、找油、工程和环境监测以及构造研究等，方法手段包括地震勘探、电法勘探、重力勘探、磁法勘探、地球物理测井和放射性勘探等，通过先进的地球物理测量仪器，测量来自地下的地球物理场信息，对测得的信息进行分析、处理、反演、解释，进而推测地下的结构构造和矿产分布。勘探地球物理学是石油、金属与非金属矿床、地下水资源及大型工程基址等的勘察及探测的主要学科。
理论地球物理研究对地球本体认识的理论与方法。如：地球起源、内部圈层结构、地球年龄、地球自转与形状等，具体包括地震学、地磁学、地电学、地热学和重力学等。理论地球物理学通过地震波场和电磁波场探测发现了位于上地幔的软流层，为活动论的新的地球观提供了惟一站得住脚的理论依据；通过全球大地热流量的测量圈定了热的洋脊和冷的消减带，结合古地磁研究结果和大洋中脊的条带状磁异常特征，为海底扩张和大陆飘移学说提供了令人信服的佐证；通过全球地震活动性和震源空间分布特征、全球重力、地磁和地热测量，为板块边界的划分提供了准确的依据；综合各种全球性的地球物理观测结果，对地球热状态、岩石圈热结构和流变性质提供了新的认识，为一直悬而未决的板块运动驱动机制问题的解决提供了新的依据。
地球物理学是以地球为研究对象的现代应用物理学，这门学科从20世纪初就自成体系。到了20世纪60年代发展极为迅速，地球物理学包含许多分之学科，涉及陆、海、空三域，是天文、物理、数学、化学和地质学之间的一门边缘学科。随着时代的发展，地球物理学的多学科交叉现象越来越明显，数学、物理、计算机科学、天文学等众多学科的发展大大促进了地球物理学的发展。在地球物理学天地里，既可以从事地磁场起源、地震发生机理这样的极负挑战性的研究，可以从事油气勘探、矿产勘探这样的关系到国家经济建设的应用性研究工作，也可以从事大气物理等交叉学科的研究工作。通过地球物理学专业培养出来的学生要掌握系统的数学物理基础理论和基本知识，有较强的计算机应用能力和较高的外语水平，具有扎实的地球物理专业知识和基本的实验技能，受过从事基础研究或应用研究的初步训练，具有较强的知识更新能力。
