VSP的完整概念和系统的试验研究起源于苏联。20世纪60～70年代，苏联科学家E.I.加尔彼林研制了专门用于垂直地震剖面观测的仪器系统，试验了成套的野外工作方法，并发展了解释的理论基础，从而使垂直地震剖面发展成为一套完整的、独立的、新的观测方法。1973年，E.I.加尔彼林发表的专著《垂直地震剖面》就是对这10年试验研究的总结，这为垂直地震剖面的发展奠定了基础。

VSP是与通常地面观测地震剖面相对应的一种地震观测方法。垂直地震剖面方法是在地表附近的一些点上激发地震波，在沿井孔不同深度布置的一些多级多分量的检波点上进行观测。在垂直地震剖面中，因为检波器通过井置于地层内部，所以不仅能接收到自下而上传播的上行纵波和上行转换波，也能接收到自上而下传播的下行纵波及下行转换波，甚至能接收到横波。

VSP的观测方式主要有零井源距（零偏）VSP、非零井源距（非零偏）VSP、3D-VSP等，呈现点—线—体的发展趋势。零井源距VSP的主要作用有：求取精确的地层平均速度、层速度等速度资料；以VSP资料为标尺，综合测井、钻井、录井和地面地震资料，在本井地震剖面上准确标定各地震反射层的地质层位；钻井地层预测；识别多次波。非零井源距VSP及3D-VSP的主要作用有：落实井旁构造细节；利用纵波、转换波VSP-CDP成像剖面对储层进行综合研究；分析研究井旁裂缝发育情况及地震属性；通过分析研究VSP资料，对大炮资料的处理、解释起到辅助作用。

垂直地震剖面与地表观测剖面相比，在基本前提方面有着许多优点：①地表剖面是通过观测波场在地表的分布来研究地质剖面的垂向变化，而垂直地震剖面是通过观测波场在垂直方向的分布来研究地质剖面的垂向变化。因此，波的运动学和动力学特征更明显、更直接、更灵敏。②地表剖面上的观测点往往离我们要探测的介质内部有意义的界面较远，而垂直剖面的观测点就在界面上或邻近界面，因而可直接记录与界面有关的单纯波型。③地表剖面的地震记录主要的干扰波大都来自剖面上部，也很难避开剖面上部的干扰，而垂直剖面在“安静的”地球内部观测，因而可避开和减弱剖面上部的干扰，易于识别波的性质。④地表剖面上能观测到的有意义的波其传播方向都是从介质内部指向地表，即都是上行波；而垂直地震剖面观测点在介质内部，它既可以观测到自下而上的上行波，也可以观测到自上而下的下行波，因而可以更有效地利用波的到达方向这一特点。

垂直地震剖面较地面地震而言，具有的优势包括：仅单程衰减使得地震信号频率较高，检波器深度定位提高了速度分析精度，检波器离目的层更近，保证了振幅信息畸变较小，三分量采集能得到P-P、P-SV波数据体，可以估算各向异性参数等。