实现垂直剖面观测的方法与技术有很多，既可以通过海基观测实现，也可以通过水下海洋观测实现。可以利用船载传感器进行海洋要素垂直剖面的测量。该方法是由海洋科考船载着观测设备抵达所要观测的海域，由甲板绞车拉动观测设备沿水体上下运动，并在运动过程中采集观测要素数据，这样的方法在快速海洋要素采集上具有独特优势。

布放分层敷设传感器组的浮标锚系，也可以实现垂直剖面测量。浮标位于海面以上，水下挂载延伸到水底的锚系，通过沿锚系每隔一定的间隔悬挂各种海洋要素传感器以观测垂直剖面海洋水文要素数据，收集海面以下定点剖面监测资料。

ARGO浮标是实现垂直剖面观测的重要手段之一，则是通过定时调节浮标的浮力，使之作有规律的上下运行，带着安装其上的传感器进行垂直剖面观测，并通过卫星通信手段，把观测数据传回陆上数据中心。

沿海声层析技术（coastal acoustic tomography）作为一种新型观测技术，也可以被用来进行垂直剖面观测。该方法可以观测目标海域垂直剖面的速度、温度信息，且具有连续、长期、大范围等特点，在21世纪将会有越来越多的应用。