Geofizički odsjek kao nastavna i znanstveno-istraživačka ustanova omogućava visokoškolsko obrazovanje u geofizici (meteorologiji, oceanografiji, seizmologiji i geomagnetizmu s aeronomijom) kao i vođenje i razvoj domaćih i međunarodnih znanstvenoistraživačkih projekata i programa integriranih u obrazovni proces. U znanstvene aktivnosti odsjeka uključena su istraživanja potresa, fizikalnih svojstava Zemljine kore, gibanja u Jadranskom moru, vremena (u meteorološkom smislu), klime, međudjelovanja fizikalnih procesa u moru i atmosferi te fizičko-kemijskih promjena u atmosferi u svezi s promjenama klime i ljudskom aktivnošću.
U okviru Geofizičkog odsjeka djeluju Geofizički zavod “Andrija Mohorovičić”, Seizmološka služba (od 1985.) i Središnja geofizička knjižnica (utemeljena 1861. godine).
Začeci Geofizičkog zavoda sežu u davnu 1861. organiziranjem prvih sustavnih meteoroloških motrenja u nas. Djelatnosti zavoda su se postupno širile i na ostala područja geofizike: fiziku atmosfere, fiziku čvrste Zemlje i fiziku mora. Već se 1862. objavljuju izvještaji o vremenu u Zagrebu, a koncem 19. stoljeća Andrija Mohorovičić, predstojnik tadašnjega Geofizičkog zavoda, objavljuje i prve vremenske prognoze. U to se vrijeme na Geofizičkom zavodu prikupljaju makroseizmički podaci, a početkom 20. stoljeća postavljeni su i prvi seizmografi. Mareografska postaja u Bakru od 1929. bilježi vodostaj Jadranskog mora. Mreža meteoroloških postaja Hrvatske vremenom se znatno proširuje, te se 1947. izdvaja u samostalnu ustanovu (današnji Državni hidrometeorološki zavod), a Geofizički zavod otada djeluje kao znanstveno-nastavna jedinica Prirodoslovno-matematičkog fakulteta. U njenom je okviru i Opservatorij na Puntijarki na kojem se od 1959. mjeri intenzitet Sunčevog zračenja. Automatska meteorološka postaja, koja je na Horvatovcu postavljena 1987. godine, bilježi vrijednosti standardnih meteoroloških elemenata (tlaka, temperature zraka i tla, oborine, smjera i brzine vjetra, vlažnosti zraka, globalnog i difuznog Sunčevog zračenja), a od 1998. i ultraljubičastog zračenja. Geofizički zavod 'Andrija Mohorovičić' izdaje znanstveni časopis Geofizika. Časopis se referira u više svjetskih bibliografskih baza poput ISI Web of Knowledge, Scopus i dr.
Seizmološka služba brine o prikupljanju i analizi makroseizmičkih i mikroseizmičkih podataka. Na području Republike Hrvatske održava se u stalnom radu mreža od 17 digitalnih seizmografa i 7 akcelerografa kojima se prati vibriranje tla uzrokovano potresima u nas i u svijetu. Na temelju zapisa potresa daju se obavijesti građanstvu i raznim službama te stručne ekspertize za graditelje, osiguravateljske kuće i sl.
Središnja geofizička knjižnica je najstarija fakultetska knjižnica u Zagrebu. Raspolaže s preko 5000 knjižnih i udžbeničkih naslova, 20000 sveščića časopisa i rukopisa te stručno pokriva sva područja geofizike kao i neka granična područja (astronomija, fizika, matematika, geologija, geografija).
