地球科学的主要学科，用物理学的方法和原理研究地球的形成和动力，研究范围包括地球的水圈和大气层。
地球物理学研究广泛系列的地质现象，包括地球内部的温度分布；地磁场的起源、架构和变化；大陆地壳大尺度的特征，诸如断裂、大陆缝合线和大洋中脊。现代地球物理学研究延伸到地球大气层外部的现象(例如，电离层电机效应、极光放电和磁层顶电流系统)，甚至延伸到其他行星及其卫星的物理性质。
地球物理学的很多问题与天文学的相似，因为研究对象很少能直接观察，结论应当说主要是根据物理测量的数学解释而得出的。这包括地球重力场测量，在陆地和海上用重力测量仪，在空间则用人造卫星；还包括行星磁场的磁力测量；又包括地下地质构造的地震测量，这用地震或人工方法产生的弹性反射波和弹性折射波来进行(参阅seismic survey)。
用地球物理技术来进行的研究，证明在为支持板块构造学(plate tectonics)理论提供证据方面是极其有用的。例如，地震学资料表明，世界地震带标示出了组成地球外壳的巨大刚性板块的边界，而古地磁学研究的发现，又使得追索地质历史时期大陆的漂移成为可能。
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