中科院地球深部重点实验室以岩石圈之下的厚达6200公里的地幔和地核作为研究对象，通过地震学、地磁学、比较行星学、分子和量子力学模拟、地球动力学数值模拟和高温高压实验等多学科的交叉融合，探索地球深部物质组成和性状（化学成分、矿物组合及其热力学性质）、物理状态（结构、温度和压力）、动力学机制、以及深部对浅部的影响。
实验室拥有五大实验观测系统包括：野外流动地震台阵观测系统、高性能计算机群系统、分子动力学并行计算系统、地幔动力学并行计算系统、古地磁测量系统等，实验室观测系统全面对外开放，用于吸引国内外的科学家来实验室开展学术交流。
为了鼓励和支持国内外科学家在地球深部研究领域开展创新性研究，2011年实验室特设立开放研究基金。
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