地震は、地殻の破壊現象であるが、その観測は地震予知ならびに火山噴火予知研究の基本となるものである。当センターは、常時観測設備として、九州中・北部地域広域地震観測網16点、雲仙火山地域地震観測網9点を保有し、テレメータによるリアルタイム連続観測を行なっている。
この地震観測テレメ−タシステムは、まず４点が、第１、２次火山噴火予知計画（昭和４９−５８年度）の一環として整備されたもので、それらは、噴火時に想定される雲仙火山西側の千々石カルデラから有史後の噴火地点である主峰普賢岳へのマグマの移動を把握する目的で、これらを取り囲むように配置している。その後は、第５次地震予知計画（昭和５９−６３年度）に受け継ぎ、地震頻発地帯である天草灘地溝ならびに島原−熊本地溝を対象とした計11点観測網へと拡大された。さらに、第６、７次地震予知計画（平成元−１０年度）では、九州中・北部全域を対象とした観測網への拡張が図られ、現在計16地震観測点による常時観測を行なっている。
各地観測点からのデ−タ信号は、ＮＴＴ専用回線（Ｄ１規格）による有線テレメ−タ方式によって、当センターへ搬送され、長時間ペンレコ−ダによってモニタ−している。さらに、平成４年度には地震データ自動処理装置の導入により、地震の自動震源決定処理を行い、迅速な地震発生状況の把握がなされている。
別府−島原地溝帯に雁行配列しているものと推定されている中軸の１つが、島原半島の中央部を横断している雲仙地溝である。現在も、年間
2-3mmの速度で沈降をつづけている。また、西側の千々石湾も、南南西に連なる天草灘地溝との会合点にあたり、二重に沈降して扇状地溝を形成しているものと推定されている。
これらの地殻変動の実態を把握するため、水準点と光波測量用基点を設置し、他大学観測機関の協力をえて、1986年(昭和61年)に島原半島において第１回の測量が行なわれた。奇しくも、1990年に198年ぶりに雲仙岳が噴火活動を開始したため、その後再測が実施され、火山噴火予知研究に関わる多くの成果が得られている。
一方、雲仙岳の噴火活動に伴う常時地殻変動観測施設の整備も図られ、平成４年度、火山周辺に４ケ所のボアホール型傾斜計が設置された。またＧＰＳ観測装置の導入により、九州広域地殻変動観測にも着手している。
温泉は、マグマから発散されているガス成分が地下水に溶け、通路の壁岩との相互作用によって生成されたものである。したがって、温泉は火山の地下深部に潜在しているマグマの溜りや火道と連通していて、マグマの地下深部での活動状況についての直接的な情報伝達者として期待される。事実、桜島火山などでは、かつての大噴火の直前に、温泉の湧出状態に異変を生じている。このようなことから、温泉の温度や水圧（水位）あるいは化学成分の継続的な観測は、火山の活動状態を把握するうえで極めて重要である。
当センターでは、雲仙、阿蘇および桜島諸火山６源泉について、温泉々質の継続的な観測を実施しているが、これまでの成果では、噴火期や山頂活動の活発化に先行して炭酸ガス溶存濃度が漸増し、山頂火口が開孔状態になると、直ちに漸減に転じることが明らかになつている。これは、火山体内部の間隙流体圧の増減を反映しているもので、火山活動度の評価や推移の予測に有効である。また、当センター構内に設置している温泉観測井では、近傍における地震発生に前後して、水位の異常上昇あるいは降下がみられ、地殻歪の蓄積と開放を鋭敏に反映することが確認されている。
火口から放出されている火山ガス（噴煙）は、噴火に先行して増加し、その化学組成にも変化がみられることが期待される。
当センターでは、第１、２次火山噴火予知計画に基く「火山観測新手法の開発研究」の一環として、浅間・伊豆大島・阿蘇・桜島諸火山で、山頂火口からの二酸化イオウ
SO2 放出量の遠隔測定を継続的に実施している。また、阿蘇火山では、火口付近の大気中に拡散した火山ガス中のフッ化水素 HF、塩化水素
HCl、二酸化イオウ SO2 および硫化水素 H2Sの４成分を自動連続観測し、その成分比の変化と火山活動との関連性を追及した。浅間・阿蘇両火山では、噴火に先行してSO2
放出量の増加が、また、阿蘇火山では、活発化に対応して HF や HClの相対濃度が増大することが認められている。
近年はおもに、噴火活動が活発化した雲仙、九重山での二酸化イオウ放出量の繰り返し測定を実施した。