由于不同地质体或建筑物体在密度、磁性、导电性、弹性、放射性等物理性质上存在着差异，故可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，以了解探测介质的情况；或利用仪器直接测定介质的物理特性，提供工程设计需要的参数。

在水利水电工程建设中，水利水电工程物探是地质勘察的重要手段。在各设计阶段的工程地质勘察中，普遍应用各种工程物探方法，探测基岩埋藏深度，探查被水体覆盖或隐伏的断裂构造，喀斯特洞穴、暗河及地下水的分布，划分基岩风化卸荷带，探查软弱夹层，勘测滑坡体形态，测定岩土体的物理力学性质和水文地质参数等。除了用于探测地下地质情况外，水利水电工程物探还广泛用于工程施工质量检测及建筑物安全隐患的探测，如水利水电工程建基岩体和边坡岩体质量检测，固结灌浆与帷幕灌浆效果检测，隧道、地下洞室的超前预报及围岩开挖松弛深度探测，混凝土衬砌质量检测，锚杆锚索施工质量检测，混凝土浇筑质量检测和缺陷探测，堤防隐患及险情探测，水库渗漏探测等。常用的方法主要有：地震勘探、电法勘探、电磁法勘探、弹性波测试、探地雷达、测井和放射性勘测等。