La parte de las ciencias de la Tierra que estudia todos los fenómenos físicos relevantes relacionados con la estructura, condiciones físicas y la historia evolutiva de la Tierra. Comprende, a su vez, el estudio de la sismología (el comportamiento de los terremotos y las ondas de choque que producen; el campo gravitatorio y la rotación de la Tierra; el campo magnético de la Tierra; gradientes de temperatura y la proporción del flujo calorífico; la vulcanología (el comportamiento de los volcanes y sus productos; radiactividad natural; ocanografía; meterología y climatología).

Muchas de las técnicas empleadas son las mismas o tienen relación con las utilizadas en prospección geofísica; los avances en la instrumentación e interpretación se logran mediante la investigación en ambos campos. Las teorías actuales concernientes a la estructura, composición, propiedades físicas y evolución de laTierra han surgido de una síntesis de los resultados de la investigación geofísica, geoquímica, petrológica, astronómica y cosmogónica.