本系師生研究內容涵蓋地球環境、礦物科技與應用、自然資源探勘等，三大跨領域研究方向，依性質可分為基礎地球科學與科技應用兩方面：

（1）基礎地球科學方面－地球物質及其活動和演化、全球環境變遷、地震學、地球化學、海洋學、地質微生物學、大地構造和水文及環境地質之分析與基礎研究。

（2）科技應用方面－礦物、寶石與材料物理特性分析及合成加工、放射性同位素及穩定同位素在地球物質及海洋科學上之應用、天然災害調查及防治、工程地質、水文地質及環境污染調查研究、水資源之開發保育及規劃利用、衛星資訊與大地測量、地理資訊系統應用...等，多方面之地球物質、海洋及環境科學應用。特別是近年來引進衛星資訊應用之人才及資源，與本校防災研究中心配合發展相關之科技應用及技術研發。