声遥感技术分有源方式和无源方式两种。有源方式由声源发出声波，接收穿透被测物的声波，或接收由被测物反射或散射回接收器的声波，以获取被测物的各种参数。无源方式则本身不发射声波，而接收被测对象发出的声波，以获取被测对象参数。

声波穿透介质时，介质的密度、声速、吸声系数和运动速度的分布及变化，界面的性质、位置、形状、运动变化，以及介质中不均匀体的性质、大小、形状、运动状况等，会影响透射波的衰减、起伏、波形变化和产生反向散射。从透射波和散射波的参数可测出介质及其中不均匀体的状态和变化。

介质运动导致的湍流和气泡会产生噪声，其中的自然声源或人工声源也产生噪声。对噪声的测量和分析可得到噪声源的位置、空间分布、强度、频率特性等，并可通过进一步的分析了解产生噪声的条件。测量自然噪声源产生的声场，也可得出有关介质的各种参数。

研究各种不同介质中声的传播和散射是声学的正问题。测得声传播和散射特性之后反推介质的特性是声学的逆问题。声遥感就属于声学的逆问题。

大气中使用声雷达对空发射声波，接收由大气湍流散射回来的声波，根据其强度和多普勒频移可了解大气中的风速和温度分布以及湍流的情况。

大气中的次声可传播很远距离。用次声阵接收远距离传来次声信号并加以分析，可监测远距离发生的次声现象，如火山爆发、台风、雷暴、龙卷风、恶劣天气、核爆炸等现象，用以判断其发生地点、时间和强度。

在一个海域范围的周边，相距几百千米安放若干个声发射器和接收器，测量声波到达各点间的传播时间和往复传播的时间差，通过计算反演可推算这些点包围的大面积海域的温度场和流速场。这种方法称为海洋声层析技术，在1979年提出，已用于测量大洋中的中尺度涡、内波和锋面等。利用海中两个固定点之间的声信号传播时间变化或声信号振幅、相位起伏谱，可观察海中波浪、内波和海水微观不均匀的运动变化状况。在世界大洋中相距上万千米的两点间，在声道轴上发射和接收低频脉冲声信号，长时间观测传播时间的变化，可测出声道轴上的平均温度变化，进一步可推算由于温室气体排放引起的地球温升，可得到全球气候变化的平均数值。这种方法称为大洋气候声学测温，已开始进行常年观测。

海底安放换能器向海面发射信号并接受反射回波，可测量海面波浪。浅海中夏季有温跃层存在，上层温度高，声速也高，下层温度低声速也低。长时间测量海底至海面反射回海底的时间值，可测出温跃层的升降。海中有许多散射体随海水运动。向水层发射声信号，并接收各层散射体反射回波，测量由于散射体运动产生的多普勒频移，每发射一次信号，可在上千米深度内得出几十个水层的流速，称为多普勒流速剖面仪。测量水中泥沙对声波的反向散射可测得泥沙的含量。

海中的风生噪声与风速有密切关系，测量噪声的谱级，可得到一定范围内的海面风速。利用海面的波浪噪声作为声源，测量噪声场的分布，可得出海底结构的参数。