Die Reflexionsseismik basiert auf der Messung der Laufzeiten und Amplituden der an Schichtgrenzen im Untergrund reflekierten elastischen Wellen. Es wird in 2D-Reflexionsseismik und 3D-Reflexionsseismik je nach unterschiedlichen Messkonfigurationen (2D mit Quelle und Geophonen in Linie) unterschieden. Die Messergebnisse werden einer umfänglichen Bearbeitung unterworfen. Dieses seismische Processing hilft Störwellen, wie z. B. Oberflächenwellen zu unterdrücken und eine sogenannte CMP-Stapelsektion zu erzeugen, in der in erstem Schritt die registrierten Reflexionen von den Schichtgrenzen als Funktion der Laufzeit der Wellen dargestellt werden und anschließend eine Tiefenmigration ausgeführt wird, um die Sektionen wahren Tiefen zuzuordnen. Diese stellen dann die Basis der geologischen Interpretation dar.

Das Verfahren kann, insbesondere kombiniert mit geoelektrischer Tomographie,  eine hochauflösende Strukturerkundung des Untergrundes , den generellen lithologischen Aufbau, als auch Störungen und laterale Diskontinuitäten erkennbar machen.

Reflexionsseismik ist die klassische Geophysik für tiefe Lagerstätten und andere Reservoirtypen, Erdwärme-Erkundungen (Tiefen-Geothermie), vulkanologische Erkundungen und Baugrunderkundung für Großbauwerke (Staudämme, Flüssigkeitslager, Gaslager).