早在17世纪人们便尝试用罗盘寻找磁铁矿，20世纪初，各种物探方法才广泛地用于找矿勘探与工程勘察。60年代以来，由于物理学、数学、特别是电子技术、计算机技术的发展，大大促进了各种物探方法以及仪器设备的发展与改革。例如，50年代工程物探常用的光点地震仪已被信号增强型地震仪以及轻便的数字磁带地震仪所替代。地球物理场的观测空间已从地面发展到地下（如地下物探）、水域（如海洋物探）、低空（如航空物探）以至空间的遥感技术等。
遥感技术
根据电磁波辐射（发射、吸收、反射）的理论，应用各种光学、电子学探测器对远距离目标进行探测和识别的综合技术。航空摄影地质是早的一种遥感地质方法，至今仍然是遥感地质中一个重要的组成部分。60年代以来，在运载工具、传感器及图像处理、解释方法上都有了迅速发展。除可见光波段摄影黑白像片和彩色像片外，还发展了红外线，多波段、雷达、激光等技术。利用地物反射人工发射的电磁波进行遥感的称为主动遥感；利用地物反射太阳辐射的或由地物自身发射的电磁波进行遥感的称为被动遥感。遥感技术可以提供有关地貌、岩性、地层、褶皱、断层、构造、岩浆岩以及隐伏构造和深部构造的资料。红外遥感技术在水文地质勘察中具有特别重要的意义。遥感技术不仅能克服地面点、线调查的局限性及视野的阻隔，使人们能从整体上宏观地进行地质研究，而且还能提供各种电磁波的地质信息，其中微波能穿透植被和第四纪地层，提供一定深度范围的地质信息。此外，还可以对一个地区反复成像，以取得的的地质动态资料。
应用地球物理学的原理进行工程地质、水文地质调查的勘探和测试方法。它是地球物理勘探的一个分支，简称工程物探。由于各种岩石或地质体在密度、磁性、导电性、弹性、放射性等物理性质上存在着差异，人们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，以了解地下地质情况；或利用仪器直接测定岩体的物理特性，提供工程设计需要的参数。水利工程地质勘察中广泛而正确地运用工程物探，可加快勘测速度，降低成本，还可得到岩体原位的物性参数，对工程地质条件的定量评价起到促进作用。中国水利工程地质勘察中应用工程物探始于20世纪50年代初。常用的方法主要有地震勘探、电法勘探、弹性波测试和测井，此外还有放射性勘探、微重力勘探、磁法勘探等。
此外，水利工程勘察中应用还不很普遍的几种物探方法有：放射性勘探是在地面测量放射线强度以探查断层或进行环境放射性污染的检测；微重力勘探是利用微重力仪测量重力场异常以探测岩溶洞穴等地质现象；磁法勘探是测量地磁场异常以探查含磁性矿物的地质体。
各种物探方法均有各自的特长，也都有其方法原理所决定的局限性，且在很多情况下单一方法的资料有多解性，为了取得比较理想的勘测效果，必须针对具体的工作任务，因地制宜，选择几种有效的方法进行综合物探。