地球內部的主要物理性質包括密度、壓力、重力、溫度、磁性和彈塑性。
（1） 密度
根據引力公式，地球的質量為5.974×1021 t，地球的平均密度為5.516 g/cm3。然而，測得的地表巖石平均密度僅為2.7~2.8 g/cm3，因此可以肯定的是，地球內部一定有更致密的物質。
目前，地球各圈物質密度和分布的計算主要基于地球平均密度、地震波傳播速度、地球轉動慣量和引力的數據和公式。結果表明：地球內部密度從地表的2.7~2.8 g/cm3逐漸增加到地心的12.51 g/cm3，在一些不連續點處有明顯的跳躍，其中古騰堡表面（地核-地幔界面）的跳躍幅度最大，從5.56 g/cm3增加到9.98 g/cm3。莫霍地表（殼-地幔界面）的密度從約2.9 g/cm3突然增加到3.32 g/cm3。各層密度的大小和變化如圖3-3a和表3-1所示。
圖3-3 地球內部的主要物理性質
（2） 壓力
地球內部的壓力是指不同深度的單位面積壓力，本質上是壓力。在地球內部的某個點上，來自地球周圍各個方向的壓力大致相等，其值與該點上方覆蓋的物質的質量成正比。地球內部的這種壓力也稱為靜壓或圍壓，根據靜壓平衡公式可以表示為 p=hρhgh（即靜壓 p 等于地球質量在一定深度 h 及以上的平均密度 ρh 與平均重力加速度 gh 的乘積）。
因此，地球內部的壓力總是隨著深度的增加而逐漸和持續地增加。如果我們知道地球內部物質的密度和分布，我們可以找到不同深度的壓力值。例如，如果地殼的平均密度約為 2.75 g/cm3，那么深度每增加 1 公里，壓力將增加約 27.5 MPa。計算表明，莫霍地表的壓力值約為1200 MPa，古騰堡地表的壓力值約為MPa，地心的壓力值約為MPa。圖3-3b和表3-1顯示了地球內部每個球體中壓力的大小和變化。
（3） 重力
地球上的任何物體都會受到地球的引力和地球自轉產生的離心力。地球引力和離心力的合力是重力（）。地球的離心力相對于引力很弱，其最大值不超過萬有引力的1/288，因此重力方向仍大致指向地心（圖3-4）。地球周圍空間中受重力影響的引力場。引力場的強度是通過引力加速度來衡量的，簡稱為重力（以加侖或毫加侖為單位）。
圖3-4 重力、慣性離心力與重力關系示意圖
由于重力和離心力之間的差異，地球表面每個點的引力值都顯示出一定的規律變化。根據萬有引力定律（F=Gm1 m2/r2），地球表面的引力與地球半徑的平方成反比，地球半徑接近赤道半徑稍大、極地半徑稍小的扁球體。因此，地球兩極的引力值最大，并且向赤道遞減，減少可以達到約1.8 cm/s2。根據離心力公式（C=mω2 r），在相同角速度下，地球表面各點的離心力與其與地球自轉軸的垂直距離成正比。因此，離心力在赤道處最大，高達 3.4 cm/s2，用于抵消重力。兩極的離心力逐漸減小到零，因此在重力和離心力的共同作用下，重力值隨緯度的增加而增大，赤道重力值為978.0318 cm/s2，兩極為983.2177 cm/s2，兩極與赤道相比增加5.1859 cm/s2。
在地球內部，重力根據深度而變化。由于地球內部的慣性離心力變弱，地球內部的引力可以簡單地認為是重力。地球一般是由均勻的同心球體組成的球體，在這樣的球體內，影響重力大小的不是地球的總質量，而只是深度以下的質量。例如，當粒子位于地下2885 km深度的地核-地幔界面處時，只有核心對粒子有引力磁場的基本性質是什么，而地殼和地幔對粒子的引力相互抵消，因為它是圓形的。根據上述原理，利用地球內部密度分布規律可以得到地球內部不同深部的引力值。從地表到地下2885 km的地核-地幔界面，重力值總體上隨著深度的增加而增加，但變化不大物理資源網，在2885 km處達到最大值（約1069 cm/s2）。這是因為地殼和地幔的密度低，而地核的密度高，因此質量遞減對重力的影響小于距離遞減的影響。從到地心2885公里處，隨著質量逐漸減小到零，重力也從最大值迅速降低到零，如圖3-3c和表3-1所示。
（4） 溫度
礦井溫度隨著深度的增加而升高，溫泉和火山噴出熾熱的巖漿等事實都告訴我們，地球內部是熱的。地球內部溫度的分布稱為場。
在地殼表層，由于太陽輻射熱的影響，其溫度經常晝夜變化，季節和多年周期，這一層稱為外熱層。熱層的平均深度約為15米，最大深度只有幾十米。在外熱層的下邊界，溫度常年保持恒定，等于或略高于年平均溫度，這個深度帶稱為常溫層。在正常溫度層以下，由于地球內部熱源的影響，溫度開始隨著深度的增加而增加。地表溫度層以下每向下加深100 m，溫度升高通常稱為地熱升溫速率或地熱梯度（ ） （溫度每升高1°C的深度稱為地熱升溫水平）。世界不同地區的地熱梯度不盡相同，例如華北平原約為2.5~3.5°C/100 m，大慶油田可達到4.5 °C/100 m。根據測量，地球表面的平均地熱梯度約為 3 °C/100 m。海床地熱梯度一般為4~8 °C/100 m，大陸地熱梯度為1~5 °C/100 m，海床地熱梯度明顯高于大陸。
地熱梯度是在地殼淺層測得的平均值，一般只適合粗略估計地殼淺層（地殼內）地熱溫度的分布，不適用于整個地球內部。如果以3°C計算100米的平均升溫，地殼底部的地溫將超過900°C，地球溫度到地心將達到驚人的°C。事實上，地熱梯度隨著深度的增加而減小。地球深處的溫度分布主要由地震波的傳播速度與介質的熔點溫度之間的關系得出。根據最新預測，莫霍地表地面溫度約為400~1000°C，巖石圈底部約為1100°C，上下地幔界面（約650 km深）附近約為1900 °C，古騰堡地表（地核-地幔界面）附近約為3700 °C，地心約為4300~4500 °C（圖3-3d， 表 3-1）。
由于熱量從高溫傳播到低溫的性質，地球內部的高溫熱能總是傳播到地表，并通過對流、傳導和輻射的方式流失到外層空間。目前，全球平均實測地熱通量值約為61.3 mW/m2（mW讀數毫瓦），大陸表面熱通量平均值（61.0 mW/m2）與海底熱通量平均值（61.5 mW/m2）基本相同。地表不同區域的地熱通量密度值不同，一般在一些構造活動區（如年輕山脈、洋中脊、火山、島弧等）熱通量值較高，而在一些構造穩定區，熱通量密度值較低。
地表熱通量密度或地熱梯度明顯高于區域平均值或背景值的區域稱為地熱異常區。地熱異常可用于研究地質結構的特征（包括地震活動），并且在礦物（如金、油等）的形成和分布中也起著重要作用。地熱能也是一種重要的自然資源，地熱田可用于發電、工業、農業、醫療、旅游和民用。
（5）磁場
圖3-5 地球偶極子磁場
地球周圍有一個磁場，稱為磁場。地磁場類似于放置在地心的磁棒產生的磁偶極子磁場（圖3-5），它有兩個磁極，S極靠近地理北極，N極靠近地理南極。兩個磁極靠近地理極點，但不重合，磁軸與地球自轉軸之間的角度約為11.5°。以地磁極和地磁軸為參照系確定的北極、南極、赤道、子午線稱為磁南極、磁北極、磁赤道、磁子午線。1980年，在北緯78.2°和西經102.9°（加拿大北部）測量了磁北極，磁南極在南緯65.5°和東經139.4°（南極洲）。長期觀測證實，地磁極正在地理兩極周圍緩慢遷移。
地磁場的磁場強度是具有方向（即磁力線的方向）和大小的矢量，為了確定地球上某一點的磁場強度，通常用三個地磁元素來描述：磁偏角、磁傾角和磁場強度（圖3-6）。
圖3-6 地球磁場強度和地磁元素的矢量圖
磁偏角是磁場強度矢量的水平投影與正北方向的夾角，即磁子午線與地理子午線的夾角。如果磁場強度矢量的方向在正北方向上偏向東，則稱為東，如果磁場強度矢量在正北方向上偏向西，則稱為西。我國東部的磁偏角偏角向西，甘肅省酒泉以西多為東。
磁傾角是磁場強度矢量與水平面相交的角度磁場的基本性質是什么，通常磁場強度矢量朝下為正，向上時為負。磁赤道處的磁傾角為0°;從磁赤道到磁北極的磁傾角從0°逐漸變為+90°。從磁赤道到磁南極的磁傾角從0°逐漸變為-90°。
磁場強度的大小是指磁場強度矢量的絕對值。地磁場的強度非常弱，平均為50μT（T是Te[Sla]的符號）;在磁力線密集的地磁極附近，強度最高，約為60 μT。強度從磁極到磁赤道逐漸減弱;它是磁赤道附近最小的，為30.7 μT。
現代對地磁場的研究已經指出，地磁場由基礎磁場、變磁場和磁異常三部分組成。
基本磁場占據了99%以上的磁場強度，是構成地磁場主體的穩定磁場。它確定地磁場與偶極子場相似，其強度在地表附近較強，在離地表較遠時逐漸減弱。這些特征表明，基本磁場起源于地球內部。至于基本磁場的起源，人們過去認為地球本身就是一個巨大的永磁體，在它周圍產生磁場。但現代物理學已經證明，當物質的溫度超過居里點時，鐵磁體本身就會失去磁性。鐵磁體的居里溫度為500~700°C，而地球深處的溫度遠高于這個值，因此地球內部不可能是一個巨大的磁體。關于地磁場起源的流行假說是自激運動假說。這一假說表明，地磁場主要起源于地球內部的外核。由于外核可能是液態的，主要由鐵和鎳組成，因此它可能是易受差分運動或對流影響的導電流體層。如果地核空間存在弱磁場，上述差動或對流會感應出電流產生新的磁場，從而增強原有的弱磁場。增強的磁場增加了感應電流并導致磁場進一步增強。這樣，磁場在一定程度上增強并穩定下來，從而形成了目前的基本地磁場。
變磁場是起源于地球之外并疊加在基本磁場上的各種短期變化磁場。它只占磁場的很小一部分（<1%）。這種磁場主要是由太陽輻射、來自太陽的帶電粒子流動以及太陽的太陽黑子活動等因素引起的。因此，它通常包含由太陽黑子活動引起的晝夜變化、年變化和磁暴（即更劇烈的變化）。
磁異常（）是由地球淺層的磁性礦物和巖石引起的局部磁場，它們也疊加在基本磁場之上。一個區域或位置的磁異常可以通過校正變化磁場的測量地磁場并減去基本磁場的法線值來獲得。如果得到的值為正，則稱為正磁異常，如果為負值，則稱為負磁異常。自然界中的一些礦物或巖石具有很強的磁性，如磁鐵礦、鉻鐵礦、鈦鐵礦、鎳礦石、超基性巖等，往往會引起正異常。因此，磁異常可用于勘探、勘探和了解地下地質。
（6）彈塑性
地球是有彈性的，這表現在地球內部可以傳播地震波，因為地震波就是彈性波。太陽和月亮的引力可以使海水起伏，即潮汐現象，用精密儀器對表面的觀察表明，表面的固體表面在太陽和月亮的引力作用下也有交替波動，其振幅為7~15厘米， 這種現象稱為固體潮汐，這也表明固體地球是有彈性的。同時，地球也表現出可塑性。地球自轉的慣性離心力可以增加地球赤道的半徑，變成橢球體，說明地球是可塑的。在野外，經常觀察到一些巖石強烈彎曲而沒有斷裂或斷裂，這也表明固體地球是可塑的。地球的彈性和可塑性并不矛盾，它們在不同的條件下表現出來。例如，在速度快、持續時間短的力（如地震力）的條件下，地球通常表現為彈性體;在緩慢而持久的力（如地球自轉離心力和構造運動力）條件下或在地下深處的高溫高壓條件下，都能表現出較強的塑性。