Το Πρόγραμμα Σπουδών του ΠΜΣ «Επιστήμες της Γης και Περιβάλλον» επιδιώκει μία ισχυρή σύνδεση διδασκαλίας, θεωρίας, και έρευνας. Σημαντικός αριθμός μεταπτυχιακών φοιτητών έχει συμμετάσχει σε εθνικά και διεθνή ερευνητικά προγράμματα. Τα επιμέρους θεματικά αντικείμενα του προγράμματος σπουδών είναι πλήρως συνδεδεμένα και εναρμονισμένα με την σύγχρονη γεωεπιστημονική έρευνα, παρέχοντας εξειδικευμένες θεωρητικές και πρακτικές γνώσεις σε σύγχρονα υλικά και μεθόδους υπαίθριας και εργαστηριακής έρευνας και ανάλυσης, επεξεργασίας δεδομένων και διαχείρισης σύγχρονων γεωπεριβαλλοντικών προβλημάτων.

Με το πέρας του κύκλου σπουδών οι απόφοιτοι του ΠΜΣ θα μπορούν να επιτελέσουν αυτόνομο ερευνητικό έργο ή να συνδράμουν ουσιαστικά στα πλαίσια ερευνητικών ομάδων, κατέχοντας όλα τα απαραίτητα εφόδια μίας επιτυχούς ακαδημαϊκής εξέλιξης σε επίπεδο διδακτορικών σπουδών. Η έρευνα στο Τμήμα Γεωλογίας και Γεωπεριβάλλοντος υποστηρίζεται από τη λειτουργία 10 θεσμοθετημένων Εργαστηρίων, τα οποία διαθέτουν ένα σύνολο περίπου 18 Εργαστηριακών Μονάδων σε διάφορους χώρους του κτηρίου του Τμήματος στην Πανεπιστημιούπολη. Επιπλέον, πολλά ερευνητικά έργα διεξάγωνται μέσα από διεθνείς συνεργασίες μελών του Τμήματος με δυνατότητα συμμετοχής των φοιτητών.