Các nhà địa chất học sử dụng khảo sát địa chấn để tìm kiếm các cấu trúc địa chất có thể tạo thành các bể chứa dầu. Các phương pháp "cổ điển" bao gồm việc tạo ra một vụ nổ dưới lòng đất gần đó và quan sát phản ứng địa chấn, cung cấp thông tin về cấu trúc địa chất dưới mặt đất. Tuy nhiên, phương pháp "thụ động" mà lấy thông tin từ sóng địa chấn tự nhiên cũng được sử dụng.[1]

Các dụng cụ khác như máy đo trọng lực và từ kế cũng được sử dụng trong việc tìm kiếm dầu khí. Chiết xuất dầu thô thường bắt đầu bằng việc đào các giếng khoan tới một bể chứa ngầm. Khi một giếng dầu đã được khai thác, một nhà địa chất sẽ theo dõi nó từ giàn khoan. Trong lịch sử tại Hoa Kỳ, một số mỏ dầu có dầu dâng lên đến bề mặt một cách tự nhiên, nhưng hầu hết các mỏ này đã từ lâu được sử dụng hết từ lâu, ngoại trừ ở một số mỏ tại Alaska. Thường thì rất nhiều giếng dầu (gọi là giếng đa phương) được khoan vào bể chứa đó, để bảo đảm tốc độ khai thác sẽ có hiệu quả kinh tế. Và một số giếng (giếng thứ cấp) có thể được sử dụng để bơm nước, hơi nước, axit hoặc hỗn hợp khí khác nhau vào hồ chứa để tăng hoặc duy trì áp suất bẻ để duy trì tốc độ khai thác kinh tế.