石油勘探是尋找和識別油氣資源的關鍵過程，涉及多種方法和原理，包括地震地層學和數值模擬技術。主要方法包括：
地震勘探。這是最常用和重要的方法之一，通過人工引發地殼振動（例如使用炸藥）並記錄地面各點的震動情況，處理這些數據後，可以推斷出地下地質構造的特點。
重力勘探。利用不同岩石和礦物的密度差異，通過測量地面不同位置的重力變化，發現局部的重力異常區，從而推測地下地質構造。
磁力勘探。基於岩石和礦物具有不同的磁性，通過測量地面磁力異常來研究地下岩石礦物的分布和地質構造。油氣向地面滲漏可能形成還原環境，促使岩石中的氧化鐵還原成磁鐵礦，從而可以通過磁力儀探測這種異常。
電法勘探。利用岩石和礦物之間電阻率的差異，通過測量地下不同深度地層的電性差異來研究地質構造。
地球化學勘探。通過化學方法尋找烴類擴散造成的「蝕變暈」異常區，來探測油氣藏。
測井。在鑽井過程中，利用測井儀器獲取地下岩石地層的物理屬性數據，進行地層分析、油層儲量計算等。
地表地球物理探測。包括地表物探、電測勘探等手段，利用地球物理學知識獲取石油藏構造和地質構造信息。
岩石地球化學探測。通過研究岩石中元素組成的差異來探討地質問題。
影像技術。利用衛星成像、航空攝影等手段獲取石油勘探數據，適用於觀測廣闊地區的地貌變化和礦產資源的空間分布。
這些方法的組合使用可以提高石油勘探的效率和準確性。