Наукові дослідження з географії, розпочалися відразу після відкриття у Харківському університеті, відповідно його першого статуту 1804 р., кафедри статистики і географії держави Російської. Вони посилились зі створенням на історико-філологічному факультеті кафедри географії та етнографії (1884 р.), особливо, коли кафедру очолив А.М.Краснов (1889 р.), за пропозицією якого, вона була переведена на фізико-математичний факультет як кафедра фізичної географії та антропології.

Саме завдяки працям професорів М.Д.Борисяка, Г.О.Гінзбурга, А.В.Гурова, М.І.Дмитрієва, Г.П.Дубинського, А.А.Дюгура, О.А.Івановського, В.С.Комлішинського, А.М.Краснова, В.І.Лапшина, І.Ф.Леваківського, І.Ю.Левицького, Ю.І.Морозова, Д.К.Пєдаєва, М.Д.Пільчікова, І.І.Попова, С.І.Проходського, Д.М.Соболєва, А.І.Стойковича, О.С.Федоровського, доцентів, викладачів та наукових співробітників багатьох поколінь був зроблений суттєвий внесок у розвиток фізико-географічних наук і картографії.

Ученими кафедри видані десятки монографій і підручників, багато сотень наукових статей і нарисів, практичних настанов, науково-популярних книжок і брошур; результати досліджень регулярно подавались на міжнародних і всеукраїнських з’їздах, конференціях, симпозіумах, науково-методичних семінарах.

Для наукової діяльності викладачів кафедри фізичної географії та картографії характерними є такі особливості: практична спрямованість досліджень, що проводяться, перш за все, на географічне вивчення рідного краю, сприяння розвитку його економіки й освіти та раціональне використання природних ресурсів, активне залучення студентів до участі у наукових дослідженнях, публікація наукових праць у співавторстві зі студентами, багато з яких пізніше захистили кандидатські дисертації та поповнили педагогічний склад географічних кафедр.

При кафедрі функціонує аспірантура (керівники — професори В.А. Пересадько, І.Г. Черваньов і О.О. Жемеров, доцент А.М. Байназаров), працюють науково-дослідні лабораторії комплексного тематичного картографування (керівник — професор В.А. Пересадько) та гідрометеорологічно-меліоративного моніторінгу (керівник — доцент С.І. Решетченко), відбувається наукове стажування викладачів вузів України та інших країн СНД.


Наукові дослідження на кафедрі розвиваються у таких актуальних напрямках:

— теорія та методологія географічної науки — професор І.Г. Черваньов;

— наукові основи картографічного забезпечення процесів модернізації освіти на всіх рівнях управління — доцент А.М.Байназаров;

— регіональні зміни клімату — доцент С.І. Решетченко, інженер В.В. Машкіна;

— наукові основи ландшафтно-екологічного і геоінформаційного картографування — к. геогр. наук О.І. Сінна;

— наукові основи формування знань у системі безперервної географічної освіти — професор О.О. Жемеров;

— методика застосування геоінформаційних технологій при плануванні заповідних територій — к. геогр. наук О.В. Бодня;

— технології контролю навчальних досягнень учнів з географії — старший викладач Н.В. Свір;

— теорія та методика застосування засобів ДЗЗ і геоінформаціних технологій в оцінці біоенергетичного потенціалу — к. геогр. наук, доцент О.С. Третьяков;

— оцінка якості поверхневих вод басейну Сіверського Дінця (в межах Харківської області) — доцент В.Г. Клименко;

— миніторинг якості географічної освіти — зав. лабораторії К.Б. Борисенко;

— регіональне тематичне (еколого-природоохоронне, туристичне) картографування та теорія картографії — професор В.А. Пересадько;

— наукові основи системного туристично-рекреаційного картографування регіонів України — доцент Ю.І.Прасул.

— геоінформаційні технології в географії — к. геогр. наук Н.О. Бубир;

— картографування природної та історико-культурної спадщини — ст. викладач К.В. Шпурік;

— застосування сугестопедичних методик в навчальному процесі з географії — зав. лабораторії В.М. Салімон;