Son funciones de la Dirección del Servicio Geológico, las siguientes:
1. Proponer las políticas, planes, programas y proyectos que en materia de investigación e información geológica debe adoptar el Instituto.
2. Realizar las investigaciones y estudios para conocer la Tierra, su evolución, composición y procesos que determinan su actual morfología, estructura y dinámica.
3. Adelantar programas de exploración básica del territorio, mediante trabajos de campo y laboratorio, para proveer información básica de la corteza terrestre y generar coberturas de información relacionadas con las propiedades y modelos básicos del subsuelo.
4. Estudiar la estructura y dinámica del interior de la Tierra, sus características y propiedades, su relación con el origen y distribución de los materiales térreos y con los procesos que originan los sismos, las erupciones volcánicas y los fenómenos de remoción en masa.
5. Formular proyectos y estudios de reconocimiento regional del territorio, para investigar y diseñar el Modelo Geológico Integral del subsuelo e interpretar fenómenos, comportamientos o procesos naturales y ambientales, considerando los aspectos geológicos, geofísicos, geoquímicos y geotectónicos, desplegados en coberturas temáticas, en sistemas modernos de información geográfica, SIG.
6. Generar y adecuar conocimientos universales sobre la aplicación del Modelo Geológico Integral en la identificación de recursos minerales e hídricos, determinando las restricciones para su aprovechamiento con base en las condiciones geológicas del suelo y el subsuelo.
7. Adelantar actividades orientadas al desarrollo y mejoramiento de la infraestructura geocientífica y tecnológica requeridas para el cumplimiento del objeto del Instituto.
8. Controlar las aplicaciones de la ciencia y la tecnología nuclear con fines pacíficos incluyendo la operación, control y supervisión del reactor nuclear de investigación y de las fuentes intensas de radiación y sus aplicaciones de acuerdo con las disposiciones legales vigentes.
9. Las demás funciones inherentes a la naturaleza de la dependencia y las que le sean asignadas por las disposiciones legales vigentes.

Las siguientes son las Subdirección que hacen parte de la Dirección del Servicio Geológico: