Geologický odbor vykonáva a rozvíja základný výskum v oblastiach mineralógie, petrológie, geochémie, geochronológie, tektoniky, paleoklimatológie, paleogeografie, paleontológie, sedimentológie, sekvenčnej stratigrafie, evolučnej biológie, environmentálnej geochémie a nerastných surovín. Vedecká činnosť je zameraná na komplexný výskum geologickej stavby, látkového zloženia a geodynamického vývoja Zeme s použitím najmodernejších metód a prístrojového vybavenia, pričom sa neviaže len na územie Slovenskej republiky.