Одним із засновників сучасної фізичної географії в Україні був академік П. Тутковський (1858-1930). Участь в експедиціях на Поділля, Таврію і Полісся дала йому можливість по-новому пояснити походження рельєфу, з'ясувати палеогеографічні умови цих регіонів. У 1911 р. він захистив у Московському університеті дисертацію на ступінь доктора географії. Завданням сучасної географії П. Тутковський вважав "вивчення взаємодії літосфери, гідросфери, атмосфери і біосфери з точки зору розподілу сучасних факторів і явищ в просторі і їх генезису" (1913). Плідною була наукова і педагогічна діяльність П. Тутковського в Київському університеті та Інституті народної освіти (1913-1925), де він тривалий час керував Кафедрою географії. Ним опубліковано понад 100 географічних праць, серед яких особливо важливе значення мають дослідження ландшафтів (географічних краєвидів), природної районізації України, зональності ландшафтів, про їх класифікацію, раціональне використання й охорону природних ресурсів (мінерально-сировинних, водних, земельних і лісових). Важливий внесок зробив П. Тутковський у геоморфологію, вивчення геоморфологічної будови України й особливо Полісся. Йому належить перший підручник "Загальне землезнавство" (1927) українською мовою.

Великий внесок у розвиток української географічної науки зробив академік АН України з 1929 р. С. Рудницький (1877-1937). Наукова спадщина вченого становить понад 150 праць з фізичної географії, геоморфології, антропогеографії, історичної та політичної Географії, картографії і краєзнавства. Фізичну географію С. Рудницький розглядав як комплекс наукових дисциплін про компоненти природи і процеси, які в них відбуваються. Низку його праць присвячено загальному землезнавству (землезнанню) як самостійній природничо-географічній науці. Значний внесок він зробив у фізичну географію України, якій присвячено кілька монографій. У них подано характеристику всіх компонентів природи України та опис країв: Українських Карпат, Кримської верховини, Поділля, Покутсько-Бессарабської височини, Розточчя, Волині, Наддніпров'я, Полісся, і побережної низовини Задніпров'я, Донецького кряжа, Чорноморського низу, Кримського низу та ін. Праці з географії України було перекладено німецькою, англійською і французькою мовами, що сприяло поширенню географічних знань про Україну в усьому світі.

Важливі геоморфологічні дослідження провів С. Рудницький у басейні Верхнього Дністра. З'ясовано роль тектоніки у формуванні ріки, охарактеризовано річкові тераси та врізані меандри. В одній з праць розглянуто геоморфологічну будову Чорноморсько-Балтійського вододілу, встановлено перехвати приток Дністра притоками Сану. Кілька праць С. Рудницького присвячено геоморфології Закарпаття, зокрема згаслим вулканам. Одну з перших статей в українській літературі про Антарктиду С. Рудницький опублікував у 1904 р. Велику увагу він приділяв проблемам географічної термінології, видав німецько-український словник географічних термінів, до якого включив понад 6 тис. термінів. У 1927 р. С. Рудницький організував у Харкові Український науково-дослідний інститут географії та картографії, який розгорнув наукові дослідження на Наддніпрянщині, Донецькому кряжі, Волині. Інститут видавав наукові збірки та географічні карти. В Академії наук України С. Рудницький очолював кафедру географії та брав участь у роботі Комісії краєзнавства й у підготовці української енциклопедії. У березні 1933 р. С. Рудницького безпідставно репресовано і в листопаді 1937 р. розстріляно. У травні 1965 р. його було реабілітовано і пізніше поновлено в дійсних членах Академії наук України.

Одним з основоположників ландшафтознавства в Україні є академік АН України (з 1939р.) Г. Висоцький (1865-1940). Його дослідження в галузі взаємозв'язку клімату і ґрунтів, рельєфу і ґрунтів, рослинності та ґрунтів з водним режимом, праці в галузі лісівництва і степового лісорозведення мають глибокий географічний зміст.

Трактування вченим поняття "місцевість" має ландшафтознавчий підхід, а карти типів місця розвитку рослин є ландшафтними. Г. Висоцький ввів термін "плакор" як своєрідний тип місцевості. Він розробив орокліматичну класифікацію ґрунтів, виділивши в кожній кліматичній зоні різновидності ґрунтів залежно від рельєфу. Г. Висоцький розвивав вчення про природні зони у зв'язку з лісорозведенням і обґрунтував схему природно-географічного районування Східно-Європейської рівнини. Важливе значення мають його праці в галузі степового лісорозведення. Учнями і послідовниками Г. Висоцького були академік П. Погребняк, професори С. Соболєв, О. Скородумов.

Метеорологічні й кліматичні дослідження в Академії наук було розгорнуто у перші роки її функціонування під керівництвом академіків Б. Срезневського (1857-1934; дійсний член Академії з 1920 р.) і Й. Косоногова (1866—1922; дійсний член Академії з 1922 р.). Діапазон наукових праць Б. Срезневського досить широкий. Йому належать дослідження в галузі синоптичної метеорології, агрометеорології та кліматології. Він вивчав властивості та шляхи рухів циклонів та антициклонів на території України, бурі на Чорному й Азовському морях, вологість повітря, встановив ознаки посушливості клімату, розробив одну з перших схем кліматичного районування України, показав вплив метеорологічних факторів на здоров'я людини. Вчений вів велику науково-організаційну роботу — з 1919 до 1934 р. був директором Київської метеорологічної обсерваторії, на базі якої пізніше було створено Український науково-дослідний гідрометеорологічний інститут. Б. Срезневський — один із засновників Київської школи метеорологів і кліматологів.

До цієї школи належить академік АН України Й. Косоногов, який керував кафедрою фізичної географії в Київському університеті. Його наукові праці присвячені метеорологічним явищам, геофізичним процесам в атмосфері, кліматології та фізичній географії. Він вивчав річний і сезонний режим сонячної радіації, вплив температури і вологості на розвиток сільськогосподарських культур. Тривалий час керував Придніпровською метеорологічною мережею та Київською метеорологічною обсерваторією.

Гідрологічні дослідження в АН України розпочалися у 20-х роках. Важливий внесок у вивчення поверхневих вод і водних ресурсів України зробив Є. Опоков (1869-1938), якого було обрано академіком АН України в 1929 р. Особливу увагу він приділяв вивченню водного режиму басейну Дніпра, розробив метод прогнозування весняного наводку і рівняння водного балансу. Вчений проводив дослідження у зв'язку з будівництвом Дніпрогесу, розробляв Проблеми меліорації Полісся, працював у гідрологічних експедиціях на Чернігівщині, Полтавщині та Донбасі. Є. Опоков — один з Основоположників гідрології суходолу в Україні.

Від перших років існування Академії наук проводилися дослідження з географії рослинності. Спираючись на біогеографічні праці І. Пачоського, А. Краснова, Г. Танфільєва, вивчалась природна рослинність українських степів, Полісся і Криму. Очолював ці дослідження В. Липськай (1863-1937; академік з 1918 р.), який у 1922-1928 рр. був президентом Академії наук України. Він вивчав водорості Чорного моря, степову флору України та брав участь у експедиціях до Середньої Азії, Кавказу, краї» Західної Європи, Африки і Америки.

Геоботанік О. Фомін (1869-1935) досліджував флору Придніпров'я, Кавказу, Сибіру і Далекого Сходу. Він розробив першу схему геоботанічного районування України.

Членом Академії наук України в 1929 р. було обрано видатного вченого М. Вавілова (1887-1943), який брав участь у вивченні рослинності України. Протягом 1931-1940 рр. він був президентом Всесоюзного географічного товариства.

У 1927 р. керівником кафедри географії Академії наук України було запрошено відомого дослідника Центральної Азії, учасника експедиції М. Пржевальського географа П. Козлова (1863-1935), якого в тому ж році обрано академіком Академії наук України. За його ініціативою в 1928 р. було розгорнуто підготовчі роботи з організації експедиційних досліджень українських вчених до Центрального Тянь-Шаню. Такі експедиції проходили в 1929-1935 рр. під керівництвом видатного альпініста, географа М. Погребецького. До їх роботи було залучено геоморфологів, геологів, гляціологів, метеорологів, топографів, ботаніків із Києва і Харкова. П. Козлов консультував ці експедиції і мав намір взяти в них безпосередню участь, але стан здоров'я не дав йому змоги здійснити цей план. Українські експедиції до Центрального Тянь-Шаню зробили значний внесок у вивчення його природи.

Експедиційні роботи на Тянь-Шані та Алтаї проводив В. Різниченко (1870-1932), якого в 1929 р. було обрано академіком АН України. Крім геологічної будови, він вивчав давнє зледеніння, сучасні льодовики та геоморфологію цих регіонів. Ґрунтовні дослідження В. Різниченко провів з геоморфологічної будови і четвертинних відкладів Середнього Придніпров'я і, зокрема. Канівського району, де він встановив четвертинні дислокації, що відображаються в сучасному рельєфі.

Академіком АН України в 1934 р. було обрано О. Шмідта (1891-1956) зі спеціальностей математика і географія. О. Шмідт народився в Києві і в 1913 р. закінчив Київський університет. Його внесок у географію передусім пов'язаний з дослідженнями Арктики, з вивченням географічних і геофізичних процесів, які там відбуваються.

Він сприяв участі українських вчених у полярних дослідженнях. У 1928 р. було видано перший "Географічний атлас УРСР". У 20-х роках значного розмаху в багатьох регіонах України набули краєзнавчі дослідження, науково-методичне керівництво якими здійснювала Академія наук.

На початку 30-х років в Україні було відновлено університети, і в Київському, Харківському, Одеському та Дніпропетровському відкрили географічні або геолого-географічні факультети, які почали готувати кадри географів, досліджувати природу і господарство республіки. Дослідження природних ресурсів і народного господарства розпочала Рада з вивчення продуктивних сил АН України, яку створено в 1934 р. Значну роботу з географічного вивчення України проводили галузеві науково-дослідні та проектно-пошукові установи й організації.

Важливий внесок у розвиток української географії і картографії зробив В. Кубійович (1900-1985). Його діяльність проходила переважно за кордоном. Він був співавтором фундаментальних колективних праць "Атлас України й сумежних країв" (1933), "Географія українських і сумежних земель" (1938). За його ініціативи та участі підготовлено і видано "Енциклопедію Українознавства" (1955-1995). У своїх працях В. Кубійович обстоював цілісність України та українського народу, досліджував антропогеографії Карпат, демографічні проблеми України, викладав географію у вищих навчальних закладах, був дійсним членом Наукового товариства імені Т. Шевченка.

Після Великої Вітчизняної війни 1941-1945 рр., незважаючи на труднощі відбудовчого періоду в Україні в цілому та її окремих регіонах, особливо недавно возз'єднаних (Волинь, Карпати, Закарпаття), було розгорнуто дослідження природного середовища і природних ресурсів. Зокрема проводились масштабні геологічні, геоморфологічні, кліматичні, гідрологічні, ґрунтознавчі, геоботанічні, зоогеографічні, а також економіко-географічні роботи. Їх виконували академічні інститути: геологічних наук, геофізики, ботаніки, зоології, морський гідрофізичний. Рада з вивчення продуктивних сил, а також університети, галузеві науково-дослідні інститути, геологічні, гідрометеорологічні, ґрунтознавчі установи. Результати цих досліджень опубліковано в монографічних працях, наукових збірниках і журналах та географічних атласах. У 1947 р. в Києві було створено Український філіал Всесоюзного географічного товариства, який сприяв розгортанню географічних досліджень. Відділи товариства працювали у Львові, Одесі, Сімферополі, Харкові, Чернівцях.

При вивченні рельєфу, його будови і походження розвивалися нові напрями — структурно-геоморфологічний, палеогеоморфологічний, інженерно-геоморфологічний, а також динамічна геоморфологія з вивчення процесів та методика геоморфологічного картографування. Геоморфологічні дослідження виконувалися в Київському, Харківському, Львівському університетах, в інститутах Академії наук, в установах геологічної служби. Було опубліковано монографії з геоморфології всієї України та окремих регіонів — Українських Карпат, Полісся, Лівобережної низовини. Дніпровсько-донецької западини тощо (В. Бондарчук, М. Дмитрієв, П. Заморій, Д. Соболєв, П. Цись та ін.).

Одним із фундаторів української геоморфологічної школи був В. Бондарчук (1905-1993), академік АН України з 1951 р. Розробивши принципи і методику структурно-геоморфологічного аналізу, він обґрунтував геоморфологічне районування України та охарактеризував всі її геоморфологічні регіони. В. Бондарчук — автор оригінального підручника з основ геоморфології. Його внесок у палеогеографію узагальнено в Палеогеографічному атласі України (1960) та в багатьох працях з четвертинної геології. Комплексним географічним характеристикам України присвячені праці В. Бондарчука про її краєвиди (ландшафти), про природне середовище та корисні копалини. Він зробив значний внесок у висвітлення географії України в Українській Радянській Енциклопедії. В. Бондарчук брав активну участь в експедиційних дослідженнях Полісся, Наддніпрянщини, Причорномор'я, Донбасу, Українських Карпат, Середньої Азії і присвятив цим регіонам свої праці. До української геоморфологічної школи належать доктори наук М. Волков, В. Галицький, П. Гожик, П. Заморій, О. Маринич, Ю. Кошик, В. Палієнко, І. Рослий, І. Соколовський та ін.

Метеорологічні й кліматичні дослідження були спрямовані переважно на вивчення агрокліматичних умов України, несприятливих метеорологічних процесів і явищ, на розвиток мікрокліматології і клімату міст та пошуки активного впливу на атмосферні процеси. Ці роботи в основному виконував Український науково-дослідний гідрометеорологічний інститут, який було створено в 1953 р. Київським, Харківським і Чернівецьким університетами та Одеським гідрометеорологічним інститутом (І. Половко, В. Попов, Г. Дубінський, Г. Приходько, М. Щербань, В. Дмитренко, В. Волощук та ін.).

Гідрологічні дослідження проводились у зв'язку з гідротехнічним будівництвом в Україні та меліоративними роботами на Поліссі й у степовій зоні. Вони присвячені переважно вивченню гідрологічного режиму рік, озер і водосховищ, гідрологічним розрахункам і прогнозуванню, гідрохімічному режиму та водним ресурсам. Основний внесок зробили вчені Українського гідрометеорологічного інституту, Київського і Чернівецького університетів та Одеського гідрометеорологічного інституту (Є. Опоков, В. Назаров, Л. Онуфрієнко та ін.).

Океанографічні роботи виконувались у Чорному й Азовському морях та в Атлантичному океані Морським гідрофізичним інститутом АН України та Інститутом біології Південних морів АН України, які знаходяться в Севастополі. Головна увага приділялася вивченню геофізичних і геохімічних процесів, морських течій, взаємодії поверхні вод з атмосферою, органічному життю та біоресурсам.

В Академії наук України з 60-х років широко розгорнуто дослідження океанів і морів, які сконцентровано в Морському гідрофізичному інституті (Севастополь). Очолював цей інститут А. Колесников (1907-1978), академік АН України з 1967 р. — фахівець з фізики моря, який розробляв питання взаємодії океану і атмосфери, вивчав океанічні течії в Атлантиці та умови формування морської криги.

Масштабні океанологічні дослідження організовував Б. Нелєпо (народ. 1932) — директор МТУ, академік з 1978 р. Його наукові праці присвячені гідрофізиці океанів, екологічним проблемам морів, дистанційним методам їх вивчення. Б. Нелєпо — один із засновників супутникової гідрофізики. Він брав участь в Антарктичній експедиції, в експедиціях з вивчення Атлантичного, Тихого та Індійського океанів.

Академік АН України з 1988 р. В. Беляєв (1931-1999) розробляв проблеми взаємодії морських гідрофізичних процесів з гідробіологічними і гідрохімічними процесами, застосував математичні методи моделювання геосистем, вивчав геоекологічні умови морів і океанів та питання рекреаційної географії.

М. Булгаков (народ. 1929), академік з 1992 р., доктор географічних наук, займається океанографічними дослідженнями Атлантичного океану, вивчає морські гідрофізичні процеси.

Хімії океанічних вод і їх радіоактивності присвячено праці директора Морського гідрофізичного інституту, академіка з 1998 р. В. Єремеєва.

З усіх основних компонентів природного середовища України найбільш детально вивчено ґрунти. Складено великомасштабні карти ґрунтів на всі сільськогосподарські землі в масштабі 1:10 000 — 1:25 000. Опубліковано монографічні праці про ґрунти України та окремих її регіонів (О. Соколовський, Г. Махов, Н. Вернандер, І. Гоголєв, С. Позняк та ін.). Розроблено схеми районування ґрунтів та заходи для боротьби з ерозією і поліпшення їх родючості. Основні дослідження ґрунтів проводять Український науково-дослідний інститут ґрунтознавства і агрохімії, кафедри університетів та сільськогосподарських інститутів України.

В Академії наук України агрогрунтознавчі дослідження очолив О. Соколовський (1884-1959), якого в 1929 р. обрано академіком. Його наукові праці присвячені вивченню властивостей ґрунтів різних регіонів України, генетичній класифікації та картографуванню їх.

Комплексні дослідження з географії ґрунтів, географії рослинності та геохімії ландшафтів проводив академік АН України з 1948 р. П. Погребняк (1900-1976). З 1964 р. він завідував відділом фізичної географії Сектора географії АН України. Важливе географічне значення мають його праці з лісового ґрунтознавства, типології лісів, едафічних умов, екології, охорони природи та методики стаціонарних досліджень ландшафтів.

Біогеографічні та палеогеографічні дослідження проводилися під керівництвом академіків АН України А. Криштофовича, Д. Зерова, Ю. Шеляг-Сосонка та І. Підоплічка. А. Криштофович (1885-1953) — академік АН України з 1945 р., працював завідувачем відділом Інституту ботаніки АН України в 1945—1948 рр., вивчав викопну флору палеозою, мезозою і кайнозою у багатьох районах світу і на цій основі реконструював палеогеографічні умови та встановив їх зональність. Низку праць А. Криштофовича присвячено окремим регіонам України.

Важливі ботаніко-географічні дослідження належать Д. Зерову (1895-1971) — академіку АН України з 1948 р., який тривалий час очолював Інститут ботаніки. Д. Зеров розробив класифікацію боліт, реконструював палеогеографічні умови окремих регіонів України в антропогені, проводив геоботанічні дослідження на Поліссі, у Криму, а також на Кавказі, Алтаї та Далекому Сході.

Основні праці Ю. Шеляга-Сосонка (народ. 1933) — академіка з 1990 р. присвячено географії рослинного покриву, геоботанічному районуванню, охороні рослинності та заповідникам України.

Географічний напрям мають багато праць академіка АН України (з 1967 р.) І. Підоплічка (1905-1975). На основі вивчення палеонтологічних матеріалів вчений реконструював палеогеографічні умови антропогену і дійшов висновку про відсутність слідів четвертинного материкового зледеніння на півдні Східно-Європейської рівнини (прибічник теорії антигляціалізму). Значні праці присвятив охороні природного середовища України. І. Підоплічко — засновник Центрального науково-природничого музею АН України, в якому широко використано географічний підхід у відображенні природного середовища. І. Підоплічко розробив низку тематичних карт України для Атласу природних умов і природних ресурсів України (1978). Він брав активну участь у створенні Української Радянської Енциклопедії та в роботі Українського географічного товариства.

Природничо-географічні проблеми висвітлено в низці праць економіко-географів — академіків К. Воблого, П. Першина, М. Паламарчука.

К.Воблий (1876-1947) — один із фундаторів Академії наук України, академік з 1918 р., був її віце-президентом у 1928-1930 рр., завідував кафедрою економічної географії в Київському університеті. Розробляючи питання економічної географії, торкався й проблем природного середовища України. Йому належить одна з перших схем природно-географічного районування України, а також праці з комплексного освоєння Великого Дніпра.

Л. Перший (1890-1970) був обраний дійсним членом Академії наук України в 1948 р. В його працях із землеустрою, районного планування, з проблем розміщення продуктивних сил значну увагу приділено природному середовищу України та її окремих регіонів.

Він організував комплексні експедиційні дослідження в степовій зоні України. П. Перший брав активну участь у створенні Атласу природних умов і природничих ресурсів України, очолював його редакційну колегію.

М. Паламарчук (1916-2000) — академік з 1973 р. Його праці присвячені взаємодії суспільства і природи, проблемам природокористування, теорії комплексоутворення, географії мінерально-сировинних ресурсів, дослідженню продуктивних сил України.

Сучасну природу, її походження, властивості ландшафтних комплексів не можна пізнати без вивчення палеогеографічних умов. Ці дослідження в Україні в останнє десятиліття значно розширилися (О. Адаменко, М. Веклич, М. Куниця, І. Мельничук, Ж. Матвіїшина, Н. Сіренко, В. Шовкопляс та ін.).

З 50-х років XX ст. було розгорнуто комплексні дослідження з ландшафтознавства та фізико-географічного районування України. Розроблено класифікацію ландшафтів, видано ландшафтні карти окремих регіонів і України в цілому, організовано стаціонарні дослідження геофізичних і геохімічних властивостей геосистем, їх динаміки і станів, на ландшфтно-генетичній основі створено схему фізико-географічного районування України, опубліковано монографії з теоретичних і методичних основ ландшафтознавства, про ландшафти України і фізико-географічне районування. Ці дослідження проводилися в Київському (М. Гродзинський, О. Маринич, Л. Малишева, П. Шищенко), Львівському (К. Геренчук, Г. Міллер), Одеському (Г. Швебс), Сімферопольському (В. Боков, В. Єна, К. Позаченюк), Харківському (В. Некос), Чернівецькому (В. Гуцуляк) університетах та Інституті географії НАН України (О. Маринич, В. Пащенко) та ін.

Набули певного розмаху роботи з тематичного і спеціального картографування природного середовища і ресурсів. Створено фундаментальний Атлас природних умов і ресурсів України, видано навчальні карти, розроблено основи картографування охорони природи і геоекологічних карт (А. Золовський, Г. Пархоменко, Л. Руденко та ін.).

У 1991 р. на базі відділення географії, яке засновано в 1964 р., було створено Інститут географії Національної академії наук України. В Інституті географії розвиваються всі основні напрями сучасної географічної науки. Інститут географії разом з Українським географічним товариством видає з 1993 р. "Український географічний журнал".

Важливе значення в організації географічних досліджень має Українське географічне товариство, діяльність якого було відновлено в 1947 р. Як науково-громадська організація воно об'єднує географів Академії наук, вищих навчальних закладів, вчителів, працівників гідрометеорологічної і картографічної служби, співробітників проектних інститутів, які займаються територіальним проектуванням, та інших установ. Відділення Товариства є в усіх областях і в Криму. Товариство видає наукові збірники, проводить наукові конференції та з'їзди, популяризує географічні знання серед широких кіл населення. Починаючи з 1964 р. відбулося вісім з'їздів Українського географічного товариства, на яких розглядалися актуальні комплексні наукові проблеми.

Протягом 1989-1993 рр. було вперше видано "Географічну енциклопедію України". Вона складається з трьох томів і вміщує великий довідковий матеріал про рельєф і геологічну будову, кліматичні умови, моря, ріки й озера, ґрунти, рослинність і тваринний світ, ландшафти України та природні ресурси. Подано також характеристику фізико-географічних зон, країв та областей, адміністративних одиниць. Наведено відомості про дослідників географії України. Енциклопедія містить багато географічних карт та ілюстрацій.

Високу оцінку одержали комплексні географічні дослідження проблем природокористування. За цикл монографій "Географічні основи регіонального природокористування в Україні" групі географів Інституту географії НАН України, Київського та Одеського університетів було в 1993 р. вперше присуджено Державну премію України в галузі науки і техніки.

З 1997 р. українські вчені розпочали за повною програмою комплексні дослідження в Антарктиці на станції "Академік Вернадський" (передана Україні англійська станція "Фарадей").

Географічні дослідження в Україні нині зосереджені на проблемах її сталого розвитку, природно-ресурсного потенціалу, різномасштабних змін природних геосистем та їх компонентів, охорони навколишнього природного середовища, просторово-часової організації взаємодії суспільства і природи, створення Національного атласу України, визначення місця і ролі України в глобальних процесах через географічний вимір.