水文地质物探是根据地质结构或地下水本身存在的物性差异，利用物理方法来间接勘查地质、水文地质体及地下水本身的一种手段。由于物探方法成本低，速度快，用途广泛，因此，物探是水文地质调查中不可缺少的重要勘查手段。
物探方法之所以能够探明某些地质、水文地质条件，主要是因为不同类型或不同含水量的岩石，或不同矿化程度的水体之间存在着物性上（包括导电性、导热性、热容量、温度、密度、磁性、弹性波传播速度及放射性等）的差异。因此，我们可以借助各种物探测试仪器，测定出某一方向、某一深度或某一范围内岩石或水体的某些物理特征值的变化，从而分析、推断出某一方向和某一深度或范围内的岩性、构造和岩层含水性能的变化。例如，许多岩浆岩和石灰岩的视电阻率ρS（在探测电场分布范围内，各种岩石电阻率的综合效应和影响，称视电阻率，以符号ρS表示），常常可达n×（102～103）Ω·m，而泥岩、粘土的视电阻率（ρS）值只有n（1～10）Ω·m。
水是一种良导体，因此岩石的含水量及水本身的矿化度，对岩石的视电阻率值有很大的影响，可大大改变岩石的导电性能。因为岩石的空隙中因含有良导电的地下水，电流通过岩石时，岩石的电阻是由岩石本身的电阻（R岩）和地下水的电阻（R水）组成的“并联线路”的总电阻，根据并联原理，电流绝大部分在水中通过，由于R岩远大于R水，则岩石的电阻基本上由水的电阻（R水）所决定。所以在影响岩层视电阻率的诸因素中，岩石的富水程度和地下水的矿化度起决定性的作用。例如，厚层石灰岩的无水地段的ρS值常常大于500Ω·m，比有水地段（ρS=10～100Ω·m）高很多。
在磁性方面，不同种类的岩石之间也有较大差别。如许多岩浆岩中的金属元素含量相对较丰富，磁性较强；多数沉积岩的磁性均较弱。因此，当磁法剖面跨过这两种岩石时，便会有显著的磁力差异。
在放射性强度和热辐射强度方面，不同类型的岩石，以及岩石中富水和贫水地段之间，也常有较大的差异。据此，可进行放射性测井和热测井等。