海洋化探的工作方法与陆地化探类似，包括海底区域资料的研究、填图、海下电视或照相、采样、分析以及解释评价等。海洋化探的探测目标首先是石油和天然气（含可燃冰），其次是大洋底锰结核。海洋化探主要集中在浅海地带，深海涉及很少。海洋化探的采样方法与陆地化探不同，使用的采样机械主要有普通抓斗式采泥器、无缆自返式抓斗、箱式取样器、重力柱状取样设备、拖网取样器、多管取样器、振动取样器等。

海洋化探的实验室大多安装在船上，使用的方法有比色、原子吸收光谱、直读式发射光谱等。采样现场快速测试方法主要有：①用锎的热中子活化海底表层物质，并对捕获的伽马能谱进行解释，可以在海底进行。②海水嗅探器测量系统，是一种集样品采集与分析为一体的海水烃浓度现场检测系统。嗅探器测量技术依靠嗅探器取样装置和测量船上的脱气、分析、处理设备共同完成海水烃类组分和浓度的测试。

中国海洋油气化探研究起步于1974年，当时仅作了少量海底沉积物地球化学研究工作。经过数十年的发展，在取样设备、分析测试方法及应用指标等方面，形成了比较完善的技术体系，成为海洋油气风险评价的重要辅助方法。在采样与分析方面，完善了海水嗅探器与采样管岩心采集装置，建立了以惰性气体脱气法和活性炭吸附脱气法为主的海水脱气方法，成功地研制出海底沉积物气态烃现场检测与分析装置。在应用指标方面，已从初期的以海水轻烃指标为主，发展为海水轻烃指标与海底沉积物各项指标并重的方法系列，为确定海上含油气远景区、识别海域油气系统特征等提供重要信息。研制开发了基于地理信息系统（GIS）和可视化技术的海洋油气化探数据处理系统，实现了数据处理和成图自动化，节省了探测时间，为深化异常解释推断和快速建立预测模型打下了良好的基础。