Відділ геодінаміки
У відділі досліджують динаміку земної поверхні під дією варіацій зовнішніх гідрометеорологічних чинників на трьох геодинамічних мікрополігонах. На них здійснюється комплексний моніторинг переміщень верхнього шару земної поверхні на основі геодезичних, екстензометричних та нахиломірних спостережень сумісно з метеорологічними.
На основі модернізації гравіметрів GS-11 та GS-12 і нахиломірів конструкції О.Е.Островського та завдяки використанню комп'ютерних технологій, виконуються спостереження земних припливів та сейсмічних коливань.
Також завданням відділу є одержання даних про зміну координат обсерваторії із застосуванням як астрономічних спостережень, так і методів космічної геодезії.
Дані GPS-спостережень (початі у 2001 р.) використовуються Міжнародною службою обертання Землі. Полтавська GPS-станція входить також до національної і міжнародної геодезичних мереж.
Астрономічні спостереження виконуються на двох інструментах: зеніт-телескопі ЗТЛ-180 (яскраві зенітні зірки) та призмовій астролябії OPL. Ці дані разом з астрономічними рядами, накопиченими в ПГО за весь попередній період, використовуються для вивчення довгострокових локальних змін напрямку прямовисної лінії.
Успішно здійснюється участь у міжнародній програмі спостережень покриттів зірок Місяцем і планетами на рефракторі АВР-2, що виконуються незмінним спостерігачем Б.Ф.Синческулом уже більше 40 років.
Проводяться також теоретичні дослідження різноманітних геодинамічних явищ, пов'язаних з обертанням Землі.
Лабораторія декаметрової радіоастрономії
З 1992 р. у Полтавській гравіметричній обсерваторії функціонує радіотелескоп УРАН-2, який є складовою частиною системи наддовгобазової радіоінтерферометрії Національної академії наук України.
На радіотелескопі УРАН-2, який є другим у світі за чутливістю декаметровим інструментом, спільно з Радіоастрономічним та Фізико-механічним інститутами НАН України досліджується тонка кутова просторова структура та спектри космічних радіоджерел, радіовипромінювання Сонця та Юпітера з визначенням поляризаційних характеристик; досліджується радіовипромінювання пульсарів та інших об’єктів.
Спектральні та поляризаційні дослідження пульсарів, виконані на радіотелескопі УРАН-2, дали змогу розробити методику спільних одночасних спостережень на українських (УТР-2, УРАН-2) та індійському (GEETEE) радіотелескопах у декаметровому діапазоні довжин хвиль. Результати експериментів можуть бути використані при створенні системи LOFAR (Low Frequency Array).
Моніторинг радіовипромінювання Сонця, який вперше на Україні розпочато на радіотелескопі УРАН-2 у 2005 році, відкриває широкі можливості застосування результатів цих спостережень у програмі «Космічна погода».