Первые исследования в областях физики, физической химии и биофизики почв в Агрофизическом институте начались еще в 1934 года, когда в составе подразделений института были закреплены сектор биофизики и сектор физики почвы.
Водный режим почв в разные годы изучался такими известными исследователями как Ф.Е.Калясев, Б.В.Дерягин, М.К.Мельникова, А.И.Агапов, К.К.Жученков, С.Л.Левин, Р.С.Кондакова, Б.Н.Мичурин, И.А.Лытаев, С.В.Нерпин. Результаты исследований этой группы ученых опубликованы в фундаментальной коллективной монографии «Основы агрофизики» (1958).
Газовый режим почв начали исследовать Н.П.Поясов и М.А.Коганов, а продолжили Н.А.Соколова, Л.Н.Абросимова, А.М.Глобус. На роль почвенной структуры и удельной поверхности почв в движении почвенной влаги впервые указал Б.Н.Мичурин. Его работы были продолжены В.Г.Онищенко и обобщены Б.Н.Мичуриным в книге «Энергетика почвенной влаги» (1975).
Физико-механические свойства почв исследовались Б.И.Потаповым под руководством С.В.Нерпина. Изучением физико-механических свойств почв в разное время занимались Н.Ф.Бондаренко и О.Г.Усьяров. Термо- и гидродинамический подход к описанию процессов энерго- и массообмена в почве был представлен А.М.Глобусом в сборнике «Термодинамика почвенной влаги» (1966). Фундаментальная монография С.В.Нерпина и А.Ф.Чудновского «Физика почвы» (1967) обобщает знания, полученные отечественными агрофизиками за 35 лет работы Агрофизического института.
Книга А.М. Глобуса «Экспериментальная гидрофизика почв» (1969) становится первой книгой, описывающей гидрофизические приборы и методы, и вводит термин «основная гидрофизическая характеристика» для зависимости между влажностью и матричным потенциалом почвы. Завершает цикл публикаций А.М.Глобуса по гидрофизике почв монография «Почвенно-гидрофизическое обеспечения математических агроэкологических моделей». В 90-х годах физическими свойствами почв в институте занимались А.В.Судаков, В.Г.Онищенко, И.А.Романов, В.А.Кудряшов, В.С.Зуев