Teoretické úlohy, riešené na ústave v rámci vedeckých projektov, sú zamerané na matema
tické modelovanie seizmických procesov a deformácií zemského telesa, na riešenie priamych a obrátených úloh v geomagnetizme & geoelektrine a v gravimetrii. Experimentálny výskum je uskutočňovaný v budovách observatórií na rôznych miestach Slovenska, ktoré sú súčasťou jednotlivých oddelení. Sú to: Geomagnetické observatórium v Hurbanove, Stanica radónovej emanácie v Modre-Piesku, Laboratórium impulzných magnetických polí v Trenčíne, Meteorologické observatórium v Starej Lesnej, Meteorologické observatóriuim na Skalnatom Plese a Slapová stanica vo Vyhniach. Oddelenie seizmológie riadi národnú sieť seizmických staníc (vybavenú digitálnymi seizmografmi), ktorá pozostáva z nasledujúcich staníc: Bratislava - Železná studnička, Modra, Vyhne, Šrobárová, Iža, Moča, Hurbanovo, Kečovo, Kolonické sedlo, Likavka, Stebnická Huta. Podieľa sa aj na monitorovaní dvoch lokálnych sietí v okolí jadrových elektrární Jaslovské Bohunice a Mochovce. Telemetrické signály z týchto sietí sú spracovávané v reálnom čase v centre zriadenom na ústave.
GFÚ SAV je sídlom Národnej komisie IUGG, od roku 1970 vydáva medzinárodný vedecký časopis Contribution to Geophysics and Geodesy. Aktuálny program výskumu a jeho možné aplikácie: monitorovanie a analýza zemetrasení s makroseizmickými dopadmi na území Slovenska, monitorovanie vzdialených zemetrasení v rámci celosvetového monitorovania, analýza seizmického hazardu vo vybraných oblastiach záujmu a na celom území Slovenska, vývoj metód na výpočet šírenia seizmických vĺn a seizmických pohybov v štrukturálne komplexných prostrediach (médiách), numerické modelovanie seizmického pohybu a javov lokálnych zemetrasení, meranie a interpretácia priestorovo - časových zmien geomagnetického poľa v rámci programu INTERMAGNET, paleomagnetický výskum, magnetotelurický výskum zemskej kôry a vrchného plášťa, štúdium fyzikálnych interakcií Slnko - Zem, matematické modelovanie geoelektrických javov, kvalitatívna a kvantitatívna interpretácia zemského tiažového poľa, gravimetrické skúmanie hlbokých štruktúr a geodynamiky zemskej kôry a litosféry Západných Karpát, štúdium slapov, modelovanie deformácií, napätia a časových zmien (variácií) tiažového poľa spôsobených anomálnymi zdrojmi tepelného toku, energetická rovnováha atmosféry, vyšetrovanie radiačných procesov v atmosfére, regionálne a lokálne klimatické zmeny, matematické modelovanie interakcií pôda - vegetácia - atmosféra, matematické modelovanie znečistenia vzduchu dopravou. Vedci z ústavu sa mnohé roky podieľajú na výučbe geofyzikálnych predmetov, určených pre študentov a doktorandov Univerzity Komenského.