Наукові дослідження на кафедрі розвиваються у таких актуальних напрямках:
- Тематичне картографування. Наукові основи картографування системи «природа-суспільство».
– Розвиток теоретично-прикладних досліджень з таких тематичних напрямів картографування як: медико-екологічне, еколого-природоохоронне, природних ресурсів, людського розвитку і якості життя, виборчого процесу, освітнього комплексу, окремих аспектів соціальної, культурної, економічної сфери життя населення.
– Сучасні картосеміотичні дослідження.
- Застосування ГІС у прикладних географічних дослідженнях.
– впровадження ГІС у роботу установ природно-заповідного фонду України;
– ГІС-засоби досліджень біоти та рельєфу дна акваторій у районі української антарктичної станції «Академік Вернадський»;
– польові гідролого-геоморфологічні дослідження та ГІС-аналіз рельєфу водойм та водотоків, долин річок.
– ГІС та веб-картографування земельних ресурсів регіонів: теорія і практика робіт.
– Оцінка та моделювання засобами ГІС потенціалу використання різних видів альтернативних енергетичних ресурсів в Україні.
- Гідрологічні, метеорологічні та кліматичні дослідження; комплексні та прикладні фізико-географічні та конструктивно-географічні, геоекологічні, природоохоронні дослідження.
– конструктивно-географічні дослідження, пов’язані із різними видами оцінки антропогенних впливів, нематеріальним природокористуванням, геоморфологічні розробки;
– гідрологічні та геоекологічні дослідження р. Сіверський Донець, інших водних об’єктів України;
– зйомка та моделювання рельєфу дна акваторій;
– метеорологічні та кліматичні дослідження Харківської області та інших регіонів України;
– ландшафтні дослідження (заповідних територій; ландшафтне картографування; ландшафтний моніторинг; ландшафтно-екологічні дослідження; оцінка ландшафтного та біорізноманіття);
– обґрунтування впровадження альтернативних енергетичних ресурсів в Україні.
- Краєзнавчі та туристично-рекреаційні географічні дослідження.
– оцінка та аналіз туристично-рекреаційних ресурсів (будь-якого типу); оцінка перспектив (зі SWOT-аналізом за потребою) розвитку туризму, оцінка туристичної привабливості території з соціальної, економічної, природничої та ін. точок зору;
– визначення рекреаційної ємності, потенційного рекреаційного навантаження території (ділянки лісу, пляжу, іншої локальної території), загроз антропогенного впливу;
– розробка оптимальної системи туристичних маршрутів за умовами замовника;
– проектування та розробка путівників, туристичних довідників науково-довідкової та популярної спрямованості, проектування та складання авторського оригіналу картографічних творів (карт, серій карт, атласів) туристичної тематики: для адміністрації (інвентаризаційної, для розробки стратегії тощо), для туристичних агенцій, для туристів, в т.ч. іноземних, екскурсантів, краєзнавців тощо, веб-атласів та карт для популяризації туризму.
- Сучасні проблеми і перспективи підвищення якості географічної освіти.
– Інноваційні та нетрадиційні методи викладання географічних дисциплін в загальноосвітній та вищій школі.
– Розробка напрямків і змісту модернізації та інновацій в безперервній географічній освіті, моніторинг якості освіти та його картографування.
– Сугостопедичні технології навчання.
– Сучасні методи та технології проведення навчальних практик географів.
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.
