Geologisk forskning ved IGB har særlig fokus på å forstå prosessene som har ført til dannelsen og utbredelsen av geologiske ressurser i berggrunnen. Geologisk prosessforståelse er viktig i utvikling av letemodeller både for mineral-ressurser og energiressurser, både på land og i havområdene.

Avansert mineralkarakterisering er en viktig del av forskningen og inngår i flere av instituttets fagområder. Spesielt bør nevnes samarbeidet innen elektronmikroskopiteknikker med «up to date» utvikling av metoder innen elektron backscatter diffraksjon (EBSD), som har anvendelse både i grunnforskning som petrologi, strukturgeologi og studier av deformasjons-mekanismer, og i anvendt forskning som prosessmineralogi og petroleumsgeologi.

Mineralforekomstgeologi/malmgeologi er en viktig del av aktiviteten, og har hovedvekt på magmatiske og hydrotermale mineralforekomster. Faggruppen innehar og utnytter kunnskap innen mineralogi, petrologi og geofysikk (magnetometri og gravimetri). Problemstillinger innenfor mineralforekomstgeologi er nært knyttet til basisfag som magmatisk petrologi og geokjemi. Et eksempel på dette er det tverrfaglige PlatinumProbe prosjektet som utforsker dype mantelprosesser som har ført til enorme magmaprovinser som den neoproterozoiske magmatiske provinsen i Seiland, og den mye yngre klassiske  Skjærgårdintrusjonen på Grønland av paleogen alder. Viktig innen forståelse av malmdannelse er også sen-magmatiske og hydrotermale prosesser i granittsystemer, som inngår i forskningsprosjekter på forekomster både i Cornwall og Norge. Forskningsaktiviteten er særlig rettet mot potensielle forekomster av metaller som Cu, Ni, PGE, Sn og W, i tillegg til strategiske industrimineral-ressurser, som superren kvarts og sjeldne jordarter som for eksempel lantanidene. Det blir vektlagt å forstå de underliggende prosessene som kontrollerer potensielle mineralforekomster, og effektene disse prosessene har på nye og eksisterende bergarter.

Magnetometri og gravimetri er viktige geofysiske metoder i malmleting og generelt for tolkning av dynamiske prosesser i jordskorpen og mantelen. Forsking innen mineralers magnetiske egenskaper er relativt ny ved NTNU, og ble etablert ved ansettelsen av Prof. Suzanne McEnroe som har tilført instituttet ny spisskompetanse på høyt nivå. Forskningen integrerer mineralkarakterisering fra nano- til mikro-skala og tolkning og modellering av magnetiske anomalier i stor skala.

Arktisk geologi og petroleumsgeologi er basert på feltekspedisjoner til unike områder på Svalbard og inkluderer forskning på geologisk materiale fra Svalbard og kontinentalsokkelen. Aktivitetene innen arktisk geologi har særlig fokus på mesozoisk stratigrafi og sedimentologi, og inkluderer også studier av sandsteinsprovenans og diagenese. Forståelsen av sokkelområdenes geologi har betydning for utvikling av letemodeller, predikering av reservoar-egenskaper for petroleum, og for lagring av CO2. Forskning på organisk sedimentasjon inkluderer også kvantitative beregninger av deler av karboncykelen for å tolke paleoklima og sedimentasjonsmiljø. Aktiviteter innen reservoargeologi kombinerer bl.a. mineralogi og petrografi med sedimentologi for å tolke diagenese og kompaksjons-prosesser i sedimentlagene, og for å kunne predikere reservoaregenskaper i dypet.