Tuhé teleso Zeme je prístupné priamemu ľudskému pozorovaniu iba vo veľmi obmedzenej miere. Najhlbšie vrty na pevnine dosiahli len okolo 10 km a z morského dna (Arabské more) iba o niečo viac ako jeden kilometer do hĺbky. Všetky doterajšie vedomosti o zložení tuhého zemského telesa sa teda získali rozličnými nepriamymi metódami. Najvýznamnejšie výsledky poskytujú geofyzikálne metódy, najmä analýza siezmických vĺn. Na jej základe veda dospela k trojdielnemu modelu stavby tuhého zemského telesa, zloženého zo zemskej kôry, zemského plášťa a zemského jadra. S rastúcou hĺbkou sa v tuhom zemskom telese mení tlak, hustota, gravitačné zrýchlenie, elastické vlastnosti hmoty, viskozita a teplota. Zemská kôra tvorí najvrchnejší obal tuhého zemského telesa. Dolnou hranicou zemskej kôry je Mohorovičićova diskontinuita, pri prechode cez ňu sa pozdĺžne seizmické vlny skokom zrýchľujú. Svedčí to o vystriedaní menej pružnej látky pružnejšou a hustejšou. Vrstva vrchného plášťa, ktorá leží pod zemskou kôrou (substrát), tvorí spolu s ňou litosféru.
Zloženie ani stavby zemskej kôry nie sú rovnorodé. Zemskú kôru budujú horniny, ktoré sa podľa spôsobu vzniku delia na vyvreté (základná zložka zemskej kôry), sedimentárne a metamorfované. Z viacerých typov zemskej kôry je najrozšírenejšia pevninová a oceánska kôra. Zloženie pevninovej kôry je pestrejšie ako oceánskej kôry. Priemerná hrúbka zemskej kôry pod pevninami je 40 km. Tvoria ju tri vrstvy: sedimentárna, žulová a čadičová (oddelená od žulovej Conradovou diskontinuitou). Oceánska kôra má zväčša hrúbku 6-12 km. Najvyššiu vrstvu oceánskej kôry tvoria čerstvé, nespevnené sedimenty, strednú horninu čadičového zloženia, spodná vrstva nie je ešte uspokojivo preskúmaná. K prechodným typom zemskej kôry patrí napr. subkontinentálna a suboceánska kôry, ktorá sa vyskytuje napr. v hlbokomorských priekopách. Stredná hustota zemskej kôry ako celku je 2,8 t/m³, stredná hustota sedimentárnej vrstvy 2,4-2,5, žulovej 2,7 a čadičovej 2,9 t/m³. Na hranici zemskej kôry a zemského plášťa sa hustota skokovite zväčšuje z 2,9-3,0 t/m³ na 3,1-3,5 t/m³. Gravitačné zrýchlenie dosahuje v zemskej kôre takmer stále hodnoty blízke 1 Gpa. Teplota v zemskej kôre a vo vrchnom plášti stúpa s hĺbkou. Z plášťa smerom na povrch vystupuje tepelný tok (niekoľkotisícnásobne menší od hodnoty slnečnej energie). Tepelná vodivosť hornín je rozdielna. Sedimenty, najmä málo spevnené, majú nízku tepelnú vodivosť, kompaktné horniny vysokú.