早在17世纪人们便尝试用罗盘寻找磁铁矿，20世纪初，各种物探方法才广泛地用于找矿勘探与工程勘察。60年代以来，由于物理学、数学、特别是电子技术、计算机技术的发展，大大促进了各种物探方法以及仪器设备的发展与改革。例如，50年代工程物探常用的光点地震仪已被信号增强型地震仪以及轻便的数字磁带地震仪所替代。地球物理场的观测空间已从地面发展到地下（如地下物探）、水域（如海洋物探）、低空（如航空物探）以至空间的遥感技术等。
声波探测
利用声波（或超声波）对岩体进行探测的方法。由于频率高、波长短，因此分辨率高。主要用于测定岩体的物理力学参数、确定洞室岩石应力松弛范围、探测溶穴及检查水泥灌浆效果等。但是，由于岩石对高频波的吸收、衰减和散射比较严重，因而探测的距离不大。声波探测可分为主动和被动两种方式。
主动方式
由声源信号发生器（发射机）向压电材料制成的换能器发射一电脉冲激励晶片振动，产生声波向岩石发射。声波在岩体中传播，经接收换能器接收并转换成电信号送至接收机，放大之后在示波管屏幕上显示波形图。从波形图上可直接读出声波的初至时间，再根据已知的探测距离，计算出声波速度。
应用地球物理学的原理进行工程地质、水文地质调查的勘探和测试方法。它是地球物理勘探的一个分支，简称工程物探。由于各种岩石或地质体在密度、磁性、导电性、弹性、放射性等物理性质上存在着差异，人们用不同方法和不同仪器，测量其天然或人工的地球物理场，并分析研究由于这些物理性质差异而引起物理场的变异，再经推断解释，以了解地下地质情况；或利用仪器直接测定岩体的物理特性，提供工程设计需要的参数。水利工程地质勘察中广泛而正确地运用工程物探，可加快勘测速度，降低成本，还可得到岩体原位的物性参数，对工程地质条件的定量评价起到促进作用。中国水利工程地质勘察中应用工程物探始于20世纪50年代初。常用的方法主要有地震勘探、电法勘探、弹性波测试和测井，此外还有放射性勘探、微重力勘探、磁法勘探等。
地震勘探 由人工激发的地震波，在往地下传播时碰到密度、弹性不同的两种介质的分界面就要发生波的反射、透射和折射。其中反射波直接返回地面，透射波即透过界面进入下部地层。唯有入射角θ1（射向界面时与界面法线的夹角）等于临界角i（其值由上、下地层的地震波传播速度υ1与υ2之比决定）的那部分地震波，在抵达分界面后将沿入射角平面产生折射，以界面速度（即下部地层的波速υ2）在界面上向前滑行，并在所到之处随即形成一种新波，此新波以与界面法线呈临界角i射向地面，称其为折射波。反射波和折射波返回地面被预置的检波器接收，并由地震勘探仪记录从震源出发到达检波点的传播时间和振动特性。震源周围有接收不到折射波的区域称为盲区，传播时间是由这些波的行程和沿途介质的地震波速度决定的。在震源与检波点间的距离选定后，波的行程就取决于界面深度，故可借此进行地质勘探。利用反射波的称为反射波法，利用折射波的称为折射波法。
由于工程勘察的勘探深度较浅，折射波法比反射波法干扰少，容易识别，且能测定界面速度，从而了解下层的岩性和探查断层等，因此应用比较普遍。但折射波法要求震源强度大，又有盲区和下层波速必须高于上层的限制。为了避免这些缺点，近年来工程勘察部门对浅层反射波法也在加强研究和实验。地震勘探在水利工程勘察中主要用来测定地质界面的深度和形态，如覆盖层、风化层、滑坡体的厚度和地下水位，以及探查断层、破碎带等（见彩图）。反射波法还可探查岩溶洞穴。