长期以来，地震勘探大多以纵波为研究对象，激发的是纵波，接收的也是纵波，并且把横波作为干扰波对待。几十年来，尽管纵波地震勘探方法在找油找气中取得了极大成功，但越来越多的地震勘探实践证明，受多种因素影响，纵波地震勘探已经遭遇了多种瓶颈。首先，由于影响地震波传播的因素很多，地震波传播特征极其复杂，导致对地质体成像及特征表达的多解性严重；其次，受分辨率不足影响，常规纵波勘探很难对小幅度构造、小断层、盐下构造、古潜山等复杂地质体进行准确定位，对各种真假含油气亮点（一种可指示油气存在的地震反射特征）的识别亦心有余而力不足。
基于以上原因，地球物理学家早在20世纪30年代就已经认识到在解决复杂地质问题时须引入横波。在70年代以前，试图利用横波的低速度传播优势来获得比纵波更高的分辨率，但由于接收到的横波频率低、信号弱等问题导致效果不够显著；70年代至80年代中期，尝试利用纵横波速度比资料来估测岩性信息，以及识别真假亮点，取得了一定成效；80年代后期，发现了横波分裂现象，因造成横波分裂的地层裂缝系统与油气藏关系密切，利用横波分裂现象可识别油气藏，故横波地震勘探在业界引起了广泛关注，国际上一些地球物理勘探公司率先在海上开展了横波勘探试验，并取得了成功。与海洋横波勘探不同，受制于陆地激发困难等因素影响，陆地横波勘探直至21世纪初才开始商业性应用。在实践中，考虑到成本因素及效率问题，横波勘探通常与纵波勘探一起进行，即在地震采集中同时激发、同时接收纵波和横波，这种地震勘探方式通常被称为多波勘探。
横波分裂现象是由英国爱丁堡大学斯图尔特·克兰平（StuartCrampin）教授于1979年发现的一种地震波传播现象。当地震横波在各向异性介质中传播时，可能会分裂成快横波和慢横波两种波。快横波平行于裂缝系统的主方向传播，慢横波垂直于裂缝系统主方向传播，快横波与慢横波到达的时差正比于裂缝的密度（单位体积内裂缝的数量）。由于这种现象类似光学中的双折射，因此又称为横波双折射现象。
在多波地震勘探中，纵波的激发与常规纵波勘探一致，但在激发纵波的同时还要激发横波。横波激发是通过沿水平方向敲击重物或进行横向振动实现的。在不能使用可控震源的地区，也可用特别设计的炸药柱作为横波震源。但无论是可控震源还是炸药震源，都需要通过模拟水平敲击的方式产生横波地震信号。
当横波被激发后，通常要采用三分量检波器探测来自三个不同方向的地震波，并以三个地震波分量的形式记录下来。与常规纵波勘探所使用的单分量检波器不同，三分量检波器的最大特点是在一个三分量检波器中同时安装有三个特性一致但感知方向不同的振动感知器，其中有一个是垂直方向的，用于接收纵波，另外两个是水平方向且互相正交的，分别用于接收垂直偏振横波和水平偏振横波。目前有两种常用的三分量检波器：一种是常规正交三分量检波器；另一种是以俄罗斯地球物理学家加尔彼林命名的三分量检波器，这种检波器的每个分量与垂直方向形成54＆deg；35′的角度。
什么是垂直偏振横波和水平偏振横波？垂直偏振横波和水平偏振横波都属于横波，与纵波这种质点振动方向与传播方向平行不同，它们的质点振动方向与波的传播方向是垂直的，并且会有两种互相正交的振动，即垂直偏振横波（SV波）和水平偏振横波（SH波）。为了便于理解，假设地震波的传播方向平行于水平面（当然也可以假设为其他平面），垂直偏振横波指质点振动方向既垂直于水平面又垂直于波传播方向的波，水平偏振横波指质点振动方向平行于水平面但垂直于波传播方向的波。
由于水平偏振横波和垂直偏振横波可被视为横波的两种分量，故多波地震勘探又称为多波多分量地震勘探。多波多分量勘探并非只能记录纵波、水平偏振横波和垂直偏振横波这三种波，还能记录转换波，这是因为垂直偏振横波在地层界面上可以与纵波发生相互转换，形成转换波。不过需要注意的是，现实中的“转换波”不是一种独立的波，而是一种混合波，特指在部分
路径（如下行路径）上以纵波传播，而在另外一部分路径（如上行路径）上又以横波传播的地震波。
根据激发与接收设备的不同，多波多分量地震勘探可分为三分量勘探和九分量勘探等类型。早期的多波多分量勘探是三分量的，它只用一个纵波震源进行激发并用三分量检波器接收，因而所获得的地震波包含P－P波、P－SV波和P－SH波三个分量。如果用三个震源（一个纵波震源和两个横波震源）同时激发和三分量检波器接收，则最多可获得包含九个分量的地震波。九分量地震勘探是一种真正的多波多分量勘探，它能够记录P－P、P－SV、P－SH、SV－P、SV－SV、SV－SH、SH－P、SH－SV和SH－SH等9种类型的地震波。
经过半个多世纪的发展，多波多分量地震勘探技术已逐渐成熟，将地震勘探从单分量纵波勘探带入多分量纵横波联合勘探领域，使地震成像从单一波场成像进入多波场联合成像的新时代，这一类似于彩色摄影技术将摄影术从黑白时代带入彩色时代的重大技术突破，无疑是地震勘探技术发展史上的重要里程碑，已经在石油天然气勘探中得到了初步应用，并取得了良好效果，未来必将展现出更广泛的应用价值。