La técnica de la Sísmica de Refracción es un método geofísico que se basa en el principio de la refracción que sufren las ondas sísmicas en el subsuelo y que se emplea para caracterizar las condiciones geológicas del subsuelo. El método aprovecha el comportamiento de la energía sísmica en interfases con distintas velocidades sísmicas, descrito por la Ley de Snell. Según esta ley, la relación entre el ángulo de incidencia y el ángulo de refracción al pasar entre dos medios diferentes es inversamente proporcional a las velocidades sísmicas de estos medios. 

La velocidad sísmica es una propiedad que está íntimamente relacionada con las características mecánicas del medio (compresión y cizalladura). Por lo tanto, las principales aplicaciones de este método son aquellas relacionadas con las propiedades elásticas del suelo: características geomecánicas para aplicaciones de ingeniería, ripabilidad, profundidad, exploración de aguas subterráneas, estructuras de la corteza o movimientos tectónicos. 

La refracción sísmica es un método basado en la determinación precisa del tiempo de recorrido de las ondas sísmicas refractadas en los límites entre capas subsuperficiales. 

Las ondas sísmicas son generadas en un punto conocido de la superficie mediante la utilización de explosivos, golpes de maza, caída de masas aceleradas o mediante un generador dinámico de ondas elásticas. Al principio, cerca de la fuente, la energía generada viaja a través de la capa superior (ondas directas). Sin embargo, a cierta distancia, la energía propagada viaja a través de las diversas capas del terreno antes de regresar a la superficie (ondas refractadas). La energía se detecta en la superficie mediante unos receptores (geófonos) espaciados a intervalos regulares. 

La refracción sísmica se puede aplicar utilizando ondas compresivas (ondas P) u ondas trasversales (ondas S), dependiendo del tipo de fuente y los sensores utilizados en el estudio. 

Tradicionalmente el método tenía la limitación de que no era capaz de detectar capas de baja velocidad (capas del terreno donde la velocidad es inferior a la de las capas superiores, al contrario de lo habitual). Sin embargo, con el desarrollo de la tomografía sísmica y en especial de algoritmos complejos de resolución de la ecuación de ondas, esta limitación se ha reducido notablemente.  

Los datos de campo son registros de vibración (velocidad de la partícula) que se representan en forma de sismogramas. Tras la edición de la geometría y un procesado basado en aumentar la relación de la señal y el ruido se determina el tiempo de recorrido de las primeras llegadas (ondas P refractadas u ondas S si se emplean geófonos de componente horizontal).  

Las curvas que definen los tiempos de llegada se denominan curvas dromocronas. Estas curvas se pueden reducir a un conjunto de segmentos rectilíneos cuyas pendientes corresponden con las velocidades de propagación de las ondas sísmicas en cada capa. Recientemente, el desarrollo de la tomografía sísmica emplea un proceso de inversión en el que cada tiempo de llegada se compara con un tiempo de llegada teórico obtenido a partir de un modelo teórico. Un proceso iterativo de ajuste entre los tiempos observados y sintéticos permite obtener modelos de mayor complejidad y precisión.