地震资料处理和解释是在地震剖面上确定与油气相关的地质界面，识别来自同一个地质界面的反射信息，解释地下断层的空间展布特征及地层的相关物理性质等。在海洋物探现场采集的数据必须应用电子计算机处理，完成动静校正、振幅调整、滤波、相关和组合等步骤之后，再分别进行水平叠加、偏移叠加和振幅保持，提供水平叠加时间剖面、偏移叠加时间剖面，作为常规处理成果。根据时间剖面图和时间—深度转换关系编制反映某个地震层位空间展布的构造图。在有利构造上进行反射振幅比、瞬时振幅、瞬时相位、瞬时频率、子波反褶积、伪声阻抗和烃类检测等特殊处理，并进行速度分析和层速度计算，提取各种地震参数，为发现地层圈闭或隐伏油气藏提供依据。
应用电子计算机处理反射地震资料，不仅能够获得反映地质构造形态的时间剖面，而且还可以提取各种动力学信息，如振幅、相位、频率等，为研究岩性或沉积环境、直接寻找油气显示开辟了道路。宽线剖面和三维地震的应用，为详细研究复杂构造，发现隐蔽油藏提供手段。
与陆地相比，海洋地震资料解释有几个关键问题：（1）海洋地球物理探测的深度范围同观测仪器的分辨率成反比，即所研究对象（场源体）的深度愈大，在海面上观测到的场的分辨能力就愈低。例如，在反射法地震勘探中，使用的频率范围高，将获得良好的分辨率，而这种观测的勘探深度却很浅。为了获得深部的资料，只有使用低频范围，则势必丧失分辨能力。为此，要根据具体情况采用最佳观测技术。（2）由于海洋地震勘探中常遇到一些特殊的干扰波，各种海洋地球物理勘探方法的反演问题可能具有多解性，即使构成地球物理场的因素是明确的，对场的观测值的解释却可能是多样的。只有综合各种地球物理资料和地质资料，互相补充，互相验证，才能逼近唯一正确的解答。
鬼波是海洋地震资料中一种非常严重的噪声，海上地震勘探的拖缆通常沉放于水面以下，受水面强反射的影响，海洋地震资料中地层反射波后会伴随反相位的鬼波。鬼波又包括震源鬼波和电缆鬼波，它们均能够造成陷频，使得地震资料中低频和高频信息缺失，并严重影响地震资料的成像质量。为了减小鬼波的影响，工程师们开发了基于高分辨率拉冬变换的鬼波压制技术、频率慢度域延拓关键参数优化技术等多种能够有效压制震源鬼波和电缆鬼波的技术。
不同于宽方位地震勘探，双方位地震勘探也能获得比常规资料成像质量更好的结果，尤其是在复杂构造和低信噪比区域。利用双方位地震资料，可极大地改善复杂构造的成像质量，为后续的解释和反演工作提供了高品质的地震数据。
在崎岖海底的地震资料中，地震波的传播路径受海底影响严重畸变，速度横向变化剧烈，导致下伏地层严重扭曲变形，时间偏移无论叠后还是叠前均不能得到合理的成像，只有三维叠前深度偏移对构造变化及速度的横向变化均没有限制，所以叠前深度偏移成为解决崎岖海底成像的有力工具。
信噪比（Signal－NoiseRatio，简称SNR或S/N），又称为讯噪比，是指一个电子设备或者电子系统中信号与噪声的比例。这里面的信号指的是来自设备外部需要通过这台设备进行处理的电子信号，噪声是指经过该设备后产生的原信号中并不存在的无规则的额外信号（或信息），并且该种信号并不随原信号的变化而变化。