电法勘探
通过对人工或天然电场（或电磁场）的研究，获得岩石不同电学特性的资料，以判断有关水文地质及工程地质问题。常用的是直流电法勘探，主要研究岩石的电阻率和电化学活动性，可分为电阻率法、自然电场法和激发极化法等。
电阻率法
自然界中各种岩石的导电性能不同。一般情况下，岩浆岩、变质岩和沉积岩中的致密灰岩的电阻率都很高，超过10～欧姆·米，只有当它受风化，构造破碎时，由于含泥量增多，水分增加时，其电阻率值才降到102）欧姆·米级或更小。含泥质沉积物或含高矿化度地下水的砂砾石层，其电阻率较低（10～102）欧姆·米级）。电阻率法常用于探测风化壳的厚度，覆盖层下新鲜基岩面的起伏、盆地结构形态、储水构造，追索古河道，圈定岩溶发育带，确定断层位置等。
自然电场法
当地下水在孔隙地层中流动时，毛细孔壁产生选择性吸附负离子的作用，使正离子相对向水流下游移动，形成过滤电位。因此作面积性的自然电位测量，可判断潜水的流向。在水库的漏水地段可出现自然电位的负异常，而在隐伏上升泉处则可获得自然电位的正异常。
考古探测
利用地下古代遗物与周边物质的物性差异，采用地球物理勘探手段对它们的平面位置、埋深、分布范围进行调查。 利用雷达多天线阵列技术，探测的精度高，在小面积定位方面有无可比拟的优势；磁法探测能更快、更大面积地揭示地下遗址的面貌，结合已经为考古发掘与考古调查所认识的部分，加以典型影像校正，能更完整地认识遗址的全貌。
主要应用于找出遗址内土城墙、壕沟、坑、柱洞、房屋、墓穴等的位置及分布情况。
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。