地震观测系统设计完成后，就可以进行地震资料采集了。
地震资料采集的第一步就是如何激发地震波。在地震勘探中，激发地震波的人工震源是地震勘探的重要组成部分。针对具体的地震施工条件，有针对性地选择合适的震源是非常关键的。在不同阶段及不同类型的地震勘探中，重锤震源、炸药震源、气爆震源（或称气枪震源）、电火花震源和连续可控震源都是较常用的震源。
炸药震源是一种利用TNT（三硝基甲苯）、硝铵等类型的烈性炸药的急速爆炸激发地震波的装置。在地震勘探中，为了使地震波的能量尽量多地向地下传播，不能直接将炸药堆放在地面上，而是制成圆柱状的药柱后将其埋置在几米甚至几十米深的井中，然后用雷管引爆炸药，使其在极短时间内释放出大量气体和热量，它们所产生的高压气团会剧烈冲击炸药周围的土壤或岩石并产生冲击波。
这些冲击波向四周扩散，待达到一定距离时冲击波能量减小而形成弹性区，此时就会使弹性区的土壤或岩石产生振动形成地震波。为了使地震波能够传播到地下几千米深的目标地层中，每激发一次通常需要使用几千克到几十千克的炸药。
由于炸药震源具有能量大、冲击力强、频谱宽等特点，自地震勘探诞生起就是最主要的地震波激发方式。尽管炸药震源有很多优点，但缺点也很明显，如不易存放和运输、安全性差、成本高及需要在井中激发等，导致地震勘探的成本居高不下且很难大幅度提高地震勘探的效率。为了解决以上问题并提高地震采集效率，人们发明了一种能更好地控制激发能量并可设置激发频率的非炸药震源，即连续可控震源。
连续可控震源是一种机械式震源，它利用机械驱动的重锤与地面撞击而产生振动，并可以根据需要控制各种地震波的激发参数，如连续撞击次数、撞击能量和频率等，获得具有特定波形、频率和相位的地震波，这也是为什么它被称为可控震源的原因。可控震源一般在类似卡车底盘的自走式驱动装置上安装一个带有重锤的振动单元。振动单元是可控的、可移动的和可连续工作的，因此在地震勘探中使用可控震源比使用炸药震源的成本要低一些。当然，可控震源也存在一些缺点，如振动能量弱、重量大、结构复杂、通过条件苛刻等，导致其并不能完全满足地震勘探的要求。在现代地震勘探中，尽管可控震源越来越流行，但炸药震源并未退出历史舞台，通常根据不同的目的和条件选择震源类型，甚至可以将炸药震源与可控震源混用。
除目前流行的炸药震源及连续可控震源外，在陆上地震勘探中，在异常崎岖的地形条件下还可以使用完全由人工操作的重锤甚至榔头作为震源；在浅层勘探或对震源性能要求不高的情况下，雷管、子弹、礼花弹等也可以作为震源使用。
与陆上地震勘探不同，海洋地震勘探要面对水中激发及海洋生物保护等难题，一般不使用炸药，而通常使用空气枪、蒸汽枪、电火花等设备作为震源，并参照陆上连续可控震源的原理实现连续激发和可控激发。其中，空气枪是目前海洋地震勘探中使用最广泛的震源。
空气枪的工作原理是通过向活塞式枪形机械装置内预先注入高压空气，然后在水中快速释放从而产生地震波。
除空气枪外，在海上地震勘探中还可以使用电火花震源。电火花震源主要由充电回路、电容器组、点火开关、放电电缆、放电电极及间隙几部分组成。在激发地震波之前，首先利用外接的发电机经过充电回路对电容器组进行充电，直至达到预定电压；然后接通点火开关，使电容器组中积聚的电荷通过电缆进入放电电极及间隙。电容器组可在微秒级的瞬间释放高压电，因此会形成上万摄氏度的电弧，在电弧放电间隙中会形成高温高压将水气化产生冲击波。这种冲击波可以通过水体传导到地下形成地震波。