地球物理勘探，簡稱物探，是指通過研究和觀測各種地球物理場的變化，探測地層巖性、地質構造等地質條件。由於構成地殼的不同地層介質在密度、彈性、電導率、磁性、放射性、熱導率等方面存在差異，這些差異會引起相應地球物理場的局部變化。
通過測量這些物理場的分布和變化特征，結合已知的地質資料，就可以達到推斷地質特征的目的。與鉆孔相比，該方法具有設備輕、成本低、效率高、工作空間大等優點。但由於無法直接取樣觀察，所以常與鉆孔配合使用。
地球物理勘探是根據巖石、礦石(或地層)與圍巖的物理性質、密度、磁化強度、電導率和放射性的差異來進行的。地球物理學是利用物理學的原理和方法來觀察地球上各種物理場的分布和變化。
地球物理勘探探索地球本體和近地空間的介質結構、物質成分、形成和演化，研究與之相關的各種自然現象及其變化規律。
在此基礎上，為探測地球內部結構和構造、尋找能源、資源和環境監測提供理論、方法和技術，為災害預測提供重要依據。已故著名地球物理學家趙九章先生是這樣描述地球物理的——“上圖，他搜遍了綠色的虛空，下圖，黃泉和兩處都不見蹤影”。？地球物理學的研究內容大體可分為應用地球物理學和理論地球物理學兩大類，屬於地球物理學壹級學科(代碼和名稱:0708)。
地球物理勘探經常使用巖石物理特性，如密度、滲透率、傳導性、彈性、導熱性和放射性。相應的勘探方法有重力勘探、磁法勘探、電法勘探、地震勘探、地熱勘探、核勘探等。根據調查所處空間位置和區域的不同，可分為:地面物探、航空物探、海洋物探、鉆孔物探等。
根據研究對象的不同，可分為金屬地球物理勘探、石油地球物理勘探、煤炭地球物理勘探、水文地質地球物理勘探、工程地質地球物理勘探和深部地質地球物理勘探。