Μια σεισμική έρευνα χρησιμοποιείται για τη διερεύνηση της υπόγειας δομής της Γης και χρησιμοποιείται κυρίως για την εξερεύνηση πετρελαίου και φυσικού αερίου. Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιεί τις αρχές της ανακλαστικής σεισμολογίας για την απόκτηση και ερμηνεία σεισμικών δεδομένων, τα οποία επιτρέπουν την εκτίμηση της σύστασης της Γης. Η τεχνική είναι παρόμοια με αυτή που χρησιμοποιείται από τις σαρώσεις αξονικής τομογραφίας με υπολογιστή (CAT), που περιλαμβάνει την ανάλυση των σεισμικών κυμάτων που ταξιδεύουν μέσω της Γης.
Όταν διεξάγεται μια σεισμική έρευνα, τα σεισμικά κύματα δημιουργούνται συνήθως από δυναμίτη ή από ειδικούς δονητές που είναι τοποθετημένοι σε φορτηγά. Αυτά τα φορτηγά vibroseis, όπως είναι γνωστά, χρησιμοποιούνται συχνά εάν η χρήση δυναμίτη θα μπορούσε να προκαλέσει σοβαρές ζημιές στο περιβάλλον, όπως σε περιοχές με σπήλαια. Τα φορτηγά χρησιμοποιούν βαριές μεταλλικές πλάκες βάρους άνω των 3 τόνων (2.72 μετρικοί τόνοι) που τοποθετούνται σε επαφή με το έδαφος και οι οποίες στη συνέχεια χτυπούνται με βαριά σφυριά.
Καθώς τα σεισμικά κύματα περνούν μέσα από τη Γη και συναντούν διαφορετικά υλικά, μέρος της ενέργειάς τους αντανακλάται από τα όρια μεταξύ των διαφορετικών στρωμάτων, ενώ άλλα κύματα θα περάσουν. Η ανακλώμενη ενέργεια επιστρέφει στην επιφάνεια, όπου η ταχύτητα και η δύναμή της μετρώνται από ειδικούς ανιχνευτές, γνωστούς ως γεώφωνα. Τα γεώφωνα μετατρέπουν την κίνηση του εδάφους σε ηλεκτρικά σήματα, τα οποία στη συνέχεια ψηφιοποιούνται με σεισμόμετρα. Αυτά τα σήματα επεξεργάζονται στη συνέχεια από υπολογιστές. Όσο πιο περίπλοκη είναι η γεωλογία της περιοχής που μελετάται, τόσο περισσότερη υπολογιστική ισχύς απαιτείται για την επεξεργασία των τεράστιων ποσοτήτων δεδομένων.
Η ταχύτητα και η ισχύς των ανακλώμενων κυμάτων εξαρτάται από την πυκνότητα των στρωμάτων που συναντούν. Ο βράχος γίνεται πιο πυκνός όσο πιο βαθιά βρίσκεται στο υπόγειο, αλλά οι θύλακες αερίου και πετρελαίου έχουν πολύ μικρότερη πυκνότητα. Όσο πιο πυκνό είναι το υλικό, τόσο πιο γρήγορα θα αντανακλώνται τα κύματα. Καθώς τα σεισμικά κύματα συναντούν υλικά χαμηλότερης πυκνότητας, περνάει περισσότερο από την ενέργειά τους. Αναλύοντας το χρόνο που χρειάζεται για να ανακλασθούν τα κύματα, οι γεωλόγοι μπορούν να δημιουργήσουν μια ακριβή εικόνα του υπεδάφους χρησιμοποιώντας τρισδιάστατη σεισμική ερμηνεία.
Όταν χρησιμοποιείται στην εξερεύνηση αερίου και πετρελαίου, μια σεισμική έρευνα μπορεί να αποκαλύψει θύλακες υλικού χαμηλότερης πυκνότητας και τη θέση τους. Αυτό δεν εγγυάται απαραίτητα ότι αυτές οι τσέπες περιέχουν λάδι ή αέριο, καθώς θα μπορούσε να υποδεικνύει οποιοδήποτε άλλο υλικό χαμηλότερης πυκνότητας, όπως νερό. Ακόμα κι έτσι, η μεγάλη ποικιλία και η αξιοπιστία των συλλεγόμενων δεδομένων είναι ανεκτίμητη και περιλαμβάνει τη σύνθεση και τη στερεότητα του εδάφους, το βάθος μέχρι το υπόβαθρο και τους υδροφόρους ορίζοντες, τη δομή των βράχων και πολλά άλλα. Αυτές οι πληροφορίες έχουν τόσο ακαδημαϊκή όσο και εμπορική αξία.
Εκτός από την εξερεύνηση πετρελαίου και φυσικού αερίου, μια σεισμική έρευνα μπορεί να χρησιμοποιηθεί και σε άλλες εμπορικές εφαρμογές. Αυτά μπορεί να περιλαμβάνουν την αναζήτηση πολύτιμων μετάλλων και λίθων, όπως προσχωσιγενή χρυσό, διαμάντια ή πλατίνα ή άλλους πόρους, όπως χαλίκι, άμμο και λατομεία. Οι σεισμικές έρευνες χρησιμοποιούνται επίσης για να βοηθήσουν στην πρόληψη των πετρελαιοκηλίδων με την επιτόπια ευστάθεια του εδάφους όπου θα κατασκευαστούν αγωγοί.