Tromsø Geofysiske Observatorium har ansvaret for de lange geofysiske måleseriene som UiT overtok fra Nordlysobservatoriet da sistnevnte ble inkorporert i universitetet i 1972.
Langsiktige målinger av jordas magnetfelt er den mest omfattende av TGO's oppgaver. I Nord-Norge går slike målingene tilbake til 1912 da Haldde-observatoriet ved Alta startet sine registreringer. I Syd-Norge fører TGO tradisjonen videre etter observatoriet i Christiania hvor sammenhengende målinger av magnetfelt begynte i 1841. I dag har TGO 18 målestasjoner spredt fra Ny-Ålesund på Svalbard til Karmøy i Rogaland.
TGO foretar også overvåking av den øverste delen av jordatmosfæren - ionosfæren - med sin kortbølgeradar på Ramfjordmoen like øst for Tromsø. Denne måleserien ble startet i 1932 og er en av verdens eldste i sitt slag.
Magnetometerene så vel som kortbølgeradaren - ionosonden - inngår verdensomspennede nettverk av tilsvarende instrumenter. Dataene samles i internasjonale dataarkiver som er tilgjengelig for alle.
Som en av Norges ledende leverandører av romværtjenester driver TGO Norsk Senter for Romvær (NOSWE) hvor målet er operativ varsling av romværhendelser som kan skade eller påvirke teknologi og samfunn.
TGO har også ansvar for drift av en lang rekke gjesteinstrumenter i Tromsøområdet og på Universitetes forskningsstasjon i Adventdalen på Svalbard: