Die Forschungsarbeit am GFZ erfolgt in 26 Sektionen, die entsprechend den Forschungsschwerpunkten zu vier Departmentszusammengefasst sind.
Die langfristigen Forschungsziele des GFZ werden in der übergreifenden, themenorientierten Programmforschung der Helmholtz-Gemeinschaft umgesetzt. Jedes Programm beinhaltet mehrere Forschungsthemen, die so genannten Topics. Die Forschung innerhalb der Topics erfolgt sektionsübergreifend.