固體地球物理學中最老的學科之壹。它是研究地球的形狀和地面上各地點的空間位置和幾何關系的壹門學科。從大尺度來看，地面不是平的，甚至不是壹個簡單的規則曲面，而鉛垂線的方向也並不總同真實地面垂直。於是測定遠距離地點的方位和高程便不是壹個簡單的問題，而早已形成壹個專門的學科。由於鉛垂線的方向決定於重力，所以大地測量學和重力學是分不開的，後者是專門研究地球重力場的分布和成因的壹門學科。地球重力場決定於地下物質的分布。重力學除同大地測量學有密切關系外，也同地質構造和礦產分布有關。重力分布是闡明地質構造和勘探有用礦床的壹種重要數據。
2.地震學
固體地球物理學的主要支柱，應用極廣。地震學不僅研究天然地震，而且利用由天然地震或人工地震所產生的地震波，來研究地球內部的結構或其他信息，特別是儲油構造。地震勘探法主要是利用人工地震的地震波，現在已成為石油勘探最重要的方法之壹。除此之外，地震觀測還是監視地下核爆炸唯壹有效的方法。在取得地球內部信息方面，地震學走在地學各學科的最前列，其潛力也是最大的。
3.地磁學
也是壹門古老的學科。中國在戰國時期就已知道磁石的吸鐵性和指極性；11世紀以前已發現地磁偏角；約在 9世紀至10世紀的時候就已將磁針用於航海。不過對於地磁場的最早解釋則是由英國人吉伯(W.G.il-bert)在1600年提出的。然而只是到了1839年,德國數學家C.F.高斯用球諧分析的方法闡明了地磁場的基本特征，地磁學才真正得到系統的發展。地磁學是闡明地球磁場的形態、成因和應用的壹門學科。對於解釋地質構造，勘探磁性礦床和石油都有壹定的作用。由於地面磁場受空間電流影響極大，地磁學同天電學有時是不可分割的。它們都是固體地球物理學同大氣物理學或宇宙地球物理學之間的邊緣學科。
地磁場有壹部分來自巖石的磁性，後者是巖石被地磁場磁化後所形成的。由於地殼的變動，巖石磁化的方向可能同現代地磁場的方向不壹致，因此可以利用這壹現象來探討地殼的運動。50年代興起的古地磁學正是以此為內容的壹個學科，它是地磁學的壹個分支。