Thăm dò địa chấn là tập hợp các phương pháp địa chấn dùng các nguồn có kiểm soát như nổ mìn, rung, đập, các nguồn phát chuyên dụng (Seismic Source),... phát sóng địa chấn vào môi trường đất đá hoặc nước, và bố trí quan sát thích hợp để thu được trường sóng địa chấn. Quan sát trường sóng được tập hợp thành băng ghi địa chấn. Xử lý phân tích các băng ghi sẽ thu được phân bố các ranh giới địa chấn, tốc độ truyền sóng và đặc trưng truyền, từ đó giải đoán ra cấu trúc địa chất, thành phần, tính chất, trạng thái đất đá dưới sâu hoặc độ sâu, hoặc trạng thái đáy nước.

Nó phục vụ giải quyết các nhiệm vụ địa chất khác nhau, như nghiên cứu cấu trúc vỏ Trái Đất, tìm kiếm thăm dò dầu khí, tài nguyên khoáng sản, hải dương học, địa chất biển, vẽ bản đồ địa hình vùng nước và biển, khảo sát địa chất thủy văn và địa chất công trình, khảo cổ học, tìm vật bị chìm dưới nước như tàu thuyền cầu cống,...

Thăm dò địa chấn có thể chia ra theo mục tiêu khảo sát và phương cách quan sát, xử lý số liệu ra các phương pháp như sau:

• Địa chấn phản xạ (Seismic Reflection) [5][6]: Sử dụng sóng phản xạ để nghiên cứu thạch quyển, có thể đến độ sâu vài km, phục vụ tìm kiếm dầu khí và khoáng sản.
• Địa chấn nông phân giải cao (High Resolution Seismics) [7]: Dạng rút gọn của Địa chấn phản xạ với một kênh đo thực hiện trên vùng nước, phục vụ tìm kiếm khoáng sản, hải dương học, địa chất biển,...
• Địa chấn khúc xạ (Seismic Refraction, Imaging)[8]: Sử dụng sóng thứ cấp do hiện tượng khúc xạ sóng sinh ra, phục vụ khảo sát địa chất thủy văn và địa chất công trình, tìm kiếm khoáng sản,...
• Địa chấn mặt cắt thẳng đứng (Vertical Seismic Profiling, VSP) [9][10]: Quan sát trường sóng địa chấn trong lòng đất dọc theo hố khoan để thu được tham số tốc độ truyền các sóng, phục vụ liên kết cho tài liệu Địa chấn phản xạ.
• Sonar [11]: Các dụng cụ dùng sóng âm thanh, từ hạ âm đến siêu âm, để định vị và nghiên cứu các đối tượng trong lòng nước hoặc đáy nước, phục vụ các mục đích quân sự, hải dương học, địa chất biển, vẽ bản đồ địa hình vùng nước và biển, khảo cổ học, tìm vật bị chìm dưới nước, các nhu cầu dân sinh dò tìm luồng lạch cho tàu thuyền,...
• Vi địa chấn (Microtremor) [12][13]: Quan sát rung động của môi trường (Ambient Vibrations) do các nguồn ngẫu nhiên phát ra để nghiên cứu phản ứng nền móng công trình với sóng động đất trong địa kỹ thuật để phục vụ thiết kế kháng chấn công trình.
• Thí nghiệm địa chấn (Seismic Test) [14]: Tập hợp các thí nghiệm địa kỹ thuật dùng sóng địa chấn để đo tham số cơ lý đất đá trong hố khoan hoặc trên mặt đất, phục vụ khảo sát địa chất công trình.