기상청은 지진 관측을 위해 전국에 327개소의 지진관측소를 설치·운영하고 있으며, 화산 관측을 위해 한라산에 화산관측소 1개소를 2023년에 신설하여 운영하고 있다. 그리고 지진해일 관측을 위해 울릉도 초음파식 해일파고계와 연안방재관측시스템, 국립해양조사원의 조위관측소를 공동 활용하고 있다. 또한 백두산 화산분화와 대규모 인공지진을 관측하기 위해 철원과 양구에 공중음파관측소를 설치·운영하고 있다.
아울러, 우리나라 주변해역에서 발생하는 지진·지진해일의 조기 관측 및 분석 정확도 향상을 위해 일본, 중국과 지진관측자료를 공유하고 있다.
지진의 예측은 어렵지만 먼 거리에서 발생한 지진해일의 도착시각 및 해일파고는 예측할 수 있다. 가령 동해 북동부 해역(일본 북서근해)에서 발생한 지진해일은 우리나라 동해안에 1시간∼1시간 30분 후에 도달하므로 적절한 지진해일경보를 발령함으로써 30분에서 1시간 정도의 대피시간을 확보할 수 있다.
기상청은 동해·서해·남해를 포함한 한반도 주변해역에서 발생한 지진해일의 우리나라 내습 여부 및 해안 주요지역별 지진해일 예상 도착시각과 해일파고를 예측하기 위해 지진해일 DB를 구축·운영하고 있다. 만약, 한반도 주변해역에서 대규모 지진발생 시 지진의 발생위치 및 규모를 지진해일 DB에 입력하면 우리나라 해안의 주요지역별 지진해일 예상 도착시각과 해일파고를 산출할 수 있다.
기상청은 우리나라에 영향을 미칠 가능성이 있거나, 우리나라에 영향이 미치지 않더라도 사회적 관심이 집중될 것으로 예상되는 화산이 분화한 경우 화산정보, 화산재주의보 및 화산재경보를 발표하고 있다. 특히 우리나라에 영향을 미칠 가능성이 높은 도쿄 화산재주의보센터(VAAC ; Volcanic Ash Advisory Center) 구역 내 화산에 대하여 집중 감시하고 있다.
기상청은 한반도 및 주변국가에서 화산분화 시 우리나라의 영향 여부와 화산재 확산경로 예측을 위하여 화산재 확산 예측 모델을 운영하고 있다. 또한 인공위성을 활용하여 한반도 및 주변국가 화산을 감시하고 있다.