La sismología mediante reflexión aplica principios similares a los utilizados por el sonar o la ecolocalización.
En esencia, la técnica de reflexión sísmica consiste en generar ondas sísmicas y medir el tiempo que le toma a las ondas viajar desde la fuente, reflejarse en la interfase y ser detectadas por un conjunto de detectores (o geófonos) ubicados en la superficie del terreno.
Al igual que con otros métodos geofísicos, la sismología mediante reflexión puede ser considerada un tipo de problema inverso.
Estas ondas de energía reflejadas son registradas durante un determinado lapso de tiempo (denominado la longitud del registro) por receptores que detectan el desplazamiento del terreno en el sitio donde se los ha colocado.
En tierra firme, el receptor generalmente utilizado es un pequeño instrumento portátil denominado geófono, el cual convierte el desplazamiento del suelo en una señal eléctrica analógica.
En el agua, se utilizan hidrófonos, los cuales convierten los cambios de presión en señales eléctricas.
Por lo general, cuanto más compleja es la geología del terreno bajo estudio, más sofisticadas son las técnicas que se requieren para eliminar la influencia del ruido de la medición y aumentar la resolución.
En los relevamientos sísmicos modernos mediante reflexión se registran cantidades tan grandes de información y datos que es preciso recurrir a poderosas computadoras para procesarlos, llegando a utilizarse supercomputadoras o clústers de computadoras.
A su vez, pueden utilizar esta información para inferir cambios en las propiedades de las rocas en la interfase, tales como su densidad y su módulo elástico.
En 1919, Karl Zoeppritz obtuvo 4 ecuaciones que permiten determinar las amplitudes de las ondas reflejadas y refractadas en una interfase plana para una onda P en función del ángulo de incidencia y seis parámetros elásticos independientes.
Los estudios AVO intentan con un éxito relativo predecir los fluidos (petróleo, gas, o agua) contenidos en reservorios potenciales, para reducir los riesgos de perforar pozos improductivos e identificar nuevos reservorios de petróleo.