Los métodos geofísicos se han utilizado durante décadas para explorar los recursos hídricos subterráneos. Para profundidades someras, menos de cien metros, la Tomografía Eléctrica (TME) y los métodos de refracción sísmica son generalmente útiles y económicos. Para el estudio a mayor profundidad se recurre a los sondeos eléctricos verticales y a los métodos electromagnéticos en el dominio de tiempos (SEDT). La geofísica del subsuelo para investigaciones de aguas subterráneas se limita, generalmente, a profundidades inferiores a 500 metros. 

Las aplicaciones geofísicas para estudios de agua subterránea incluyen la caracterización geométrica de los niveles productivos, tanto en extensión lateral como es profundidad, el mapeo de acuitardos o unidades de confinamiento, la localización de rutas preferenciales de alta transmisividad de fluidos, como fracturas y zonas de fallas, la contaminación de aguas subterráneas o la afección de niveles freáticos dulces por la intrusión de agua salina. 

Son numerosas las técnicas geofísicas que se aplican en investigaciones de aguas subterráneas, aunque no todas tienen la misma efectividad. Los métodos gravimétricos y magnéticos se utilizan para la cartografía para acuíferos regionales y de gran escala. También se emplean métodos sísmicos para delimitar grandes acuíferos. En general, los métodos eléctricos y electromagnéticos han demostrado ser particularmente útiles en estudios de aguas subterráneas ya que la resistividad eléctrica de las formaciones geológicas es un parámetro que está íntimamente relacionado con propiedades críticas en hidrogeología como son la porosidad y la permeabilidad de las rocas.