Несмотря на то, что геофизические исследования проводились в институте с середины 1960-х годов, отделение геофизических исследований формально существует лишь с 2011 года.
Основной целью его создания было расширение спектра деятельности института за счет разработки и опробования новых технологий полевых геофизических исследований и обработки геофизических данных. В настоящее время отделение состоит из отдела геофизических исследований (включающего сектор экспертизы и мониторинга геофизических исследований) и отдела обработки и интерпретации геофизических данных (в его составе выделен сектор сейсмогеологического моделирования).
Отдел геофизических исследований и сектор экспертизы и мониторинга геофизических исследований подводит итог геофизическим исследованиям регионального этапа. Специалисты отдела обеспечивают формирование фонда геофизических объектов, подготовленных к глубокому бурению на нефть и газ.
Отдел обработки и интерпретации геофизических данных занимается переобработкой ранее полученных сейсмических материалов с целью их увязки по крупным территориям и повышения их информативности. В отделе работают молодые и энергичные специалисты.
Кроме того, в сферу деятельности отделения входят: экспертиза отчетов и направлений геофизических работ Федерального агентства по недропользованию, разработка новых технологий обработки и интерпретации сейсмических данных, создание пакетов программного обеспечения в соответствии с решаемыми геологическими задачами, стоящими перед ВНИГНИ.