地球物理學的很多問題與天文學的相似，因為研究對象很少能直接觀察，結論應當說主要是根據物理測量的數學解釋而得出的。這包括地球重力場測量，在陸地和海上用重力測量儀，在空間則用人造衛星；還包括行星磁場的磁力測量；又包括地下地質構造的地震測量，這通過地震或人工方法產生的彈性反射波和彈性折射波來進行。
用地球物理技術來進行的研究，被證明在為支持板塊構造學理論提供證據方面是極其有用的。
地球物理學是壹門介於物理學、地質學、大氣科學、海洋科學和天文學之間的邊緣學科。它的主要研究對象是人類生息的地球及其周圍空間。它用物理學的原理和方法，通過利用先進的電子和信息技術、航空航天技術和空間探測技術對各種地球物理場進行觀測，來探索地球內部及其周圍空間、近地太空的介質結構、物質組成、形成和演化，研究與其相關的各種自然現象及其變化規律。在此基礎上優化和改善人類生存和活動環境，防禦及減輕地球與空間災害對人類的影響，為探測和開發國民經濟中急需的能源及資源提供新理論、新方法和新技術
地球物理學為太空時代的人類活動提供了必要的基礎
目前地球物理學包括固體地球物理學和空間物理學兩個二級學科。固體地球物理學主要以固體地球作為研究對象，而空間物理則以太陽系特別是日地空間物理環境作為主要研究對象。
地球物理學這門學科自20世紀之初就已自成體系。到了20世紀60年代以後，發展極為迅速。它包含許多分支學科，涉及海、陸、空三界，是天文、物理、化學、地質學之間的壹門邊緣科學。將地球作為壹個天體來研究，地球物理學和天體物理學是分不開的；研究地球本身的結構和發展時，地球物理學又和地質學有很密切的聯系。但地球物理學所探討的範圍遠不止此，它還包括研究地面形狀的大地測量學，研究海洋運動的海洋物理學，研究低空的氣象學和大氣物理學，研究高空以至行星際空間物理學，研究地球本體的固體地球物理學（或叫做地體學），還有壹些較小的分支，如火山學、冰川學、大地構造物理學等等。這些學科中，有的又各有獨立的分支。人造衛星出現後，地球物理現象的觀測擴展到了行星際空間。行星物理學是地球物理學的壹個引伸，但它所要解決的問題，離地球越來越遠了。
通過各大洲之間的聯系，可以更好地研究地球
地球物理學學科中的地震學和地磁學兩個領域有著悠久的歷史，在這兩個方面我國均為先驅。我國古書籍中就記載有早至公元前20世紀關於極光的現象。東漢張衡在公元132年設計制造了世界上最早的地震儀——候風地動儀。我國約於10世紀就已將指南針用於航海。唐·僧壹行（683—727）、宋沈括（1031—1095）均對有關地球物理問題作過研究。地球物理學也是早期經典物理學的重要研究內容。牛頓由研究地球和月球的運動而發現了萬有引力，由此產生了重力學；牛頓以後的許多數學家和物理學家都曾對地球物理學的研究作出過重要貢獻，為地球物理學的形成和發展奠定了基礎。
地球物理學的發展與科學本身的發展條件和人類生存需要密切相關。在18、19世紀時，地球物理學的壹系列問題是物理學中引人註目的領域。20世紀20年代開始利用地震波走時理論研究地球內部的分層結構取得突破性進展。30年代興起的地球物理勘探（特別是地震勘探），對資源的開發和利用起到了關鍵作用。40年代，特別是第二次世界大戰以後發展起來的地殼與上地幔的地震探測極大地深化了人類對巖石層（圈）的認識。50年代開始的地震預測研究受到世界各國的關註。另外，人類在20世紀初探測到了電離層，隨後實現了無線電通信。50年代末人造衛星發射成功，發現了輻射帶、太陽風和磁層頂，空間物理學迅速發展為壹門獨立學科，為人類航天活動提供環境認識的保證。
50年代的國際地球物理年，60年代的上地幔計劃，70年代的地球動力學計劃、國際磁層計劃，幼年代、切年代的國際巖石層（圈）計劃、地圈—生物圈計劃、全球電離層和熱層計劃、國際日地物理計劃，使地球物理學研究取得了新的進展。板塊構造學說的提出和新地球觀的形成，日地空間各層次能量耦合作用的發現，改變了壹系列傳統觀念。
大氣層中的壹些現象也為研究地球提供了線索
近代正在發展的巖石層（圈）地震層析成象，全球與區域的三維結構，復雜地質構造中地震波理論，地震震源的動力學破裂理論，地球內部介質的不均勻性和非線性特征，熱動力機制與演化，環境地球物理，地震災害預測，流體在巖石層（圈）介質中的作用，日地系統整體變化和地球空間環境預報，反演理論與方法等方面的研究，以及大型快速電子計算機、航空、海洋和空間探測技術的應用，將進壹步提高地球物理的研究水平，深化人類對地球物理問題的認識。
地球物理學是壹門應用性很強的基礎學科，它的研究成果有助於增進人類對所生息的地球及其周圍空間環境的科學認識，而且支持著眾多的國民經濟建設中具有重要意義的產業部門或高科技領域。例如，勘探和開發利用石油與天然氣、地熱資源、金屬與非金屬礦藏，預測與預防（或防治）諸如地震、火山、滑坡及巖爆等自然災害，保護與監測地球生態環境，保障日地空間環境中航天飛行安全等。今天，地球物理學已成為地球科學中最具活力的學科之壹，並且與地質科學有密切聯系，其研究成果將對21世紀人類的生存發展產生重要影響。
當代地球物理學面臨嚴峻的挑戰，如自然災害、能源需求急增、資源短缺、環境惡化、人口增長對土地的壓力等均直接威脅著人類的生存與進步，空間開發國際競爭則直接關系到國家安全和利益。地球物理學家必須投入研究和解決壹系列嚴峻的挑戰性問題，為確保人類社會的可持續發展作出貢獻。
火山噴發可以間接證明地球內部的熱能存在