利用地震波携带着丰富的地质信息这一特点可以了解地下几千米甚至数万米深的地层的高低起伏和厚度变化情况，可以了解构成地层的岩石物性情况，可以了解岩石孔隙中所含流体情况。地震波如此神通广大，那么怎样才能获得地震波呢？这就需要进行地震资料采集。在地震勘探中通常把激发、接收和记录地震波这一过程称为地震资料采集。
地震资料采集的核心是地震波的激发与接收。地震波的激发由震源承担，地震波的接收由检波器承担。与天然地震的震源多来自地层受力发生破裂不同，地震勘探中的震源在大多数情况下需要通过人工爆破或撞击方式来实现。地震波被激发后，会在震源附近产生地震波，部分地震波会向地下传播，这些地震波遇到地层界面时被反射回地表才能被地震检波器接收到。从理论上来说，仅依靠震源和检波器就可以在野外进行地震勘探。但在实际生产中远没有这么简单，它还需要能够记录地震波并可对震源和检波器进行控制的地震仪及需要将震源、检波器和地震仪连接起来的电缆。
在地震资料采集中，是不是把震源和检波器随意放置在地震勘探工区中就可以呢？显然不行。在地震资料采集前，需要根据工区的地表条件选择不同的勘探方案，需要根据勘探目标及拟投入的经费确定地震勘探应该是二维的还是三维的，所获得的地震资料需要达到什么样的精度，满覆盖面积需要多大才能对地质目标进行完整成像等问题，这就需要事先进行地震观测系统设计。地震观测系统设计的目的是确定合理的施工方案及各种参数来获得理想的地震成像效果。地震资料采集既可以在陆地上实施，也可以在海上或海陆过渡带地区实施。由于地表条件不同，地震资料采集中所使用的设备有较大差异。这些因素都需要在地震观测系统设计中考虑到。
地震资料采集涉及众多的参数，包括激发参数、接收参数和排列参数。激发参数包括激发井深和激发能量大小；接收参数包括接收检波器组合距和组合方式等；排列参数包括接收排列的最小炮检距、最大炮检距、面元大小、接收道距等。这些参数是地震资料采集的关键，其选择是否准确将直接决定或影响能否获得符合预期目标的原始地震资料这一目标。因此，在地震勘探正式实施前必须科学地、系统地对各参数进行论证分析，以期获得最佳的采集参数。
受地表条件和地球内部地质构造复杂等因素影响，仅通过理论分析和室内计算选择地震资料采集参数并不容易，还需要针对勘探目标在野外进行现场踏勘并开展一系列试验，如低降速带调查、面波调查、多次波调查、干扰波调查、震源激发试验和检波器排列方式试验等，然后根据试验结果确定是采用炸药震源还是可控震源进行地震激发，震源的药量或吨位需要多大才能使地震波到达目的层，每激发一次同时有多少个检波器接收才能保证足够的覆盖次数，检波器怎么排列才能更好地压制噪声等。
确定好地震观测方式及各种参数后就可以开始地震资料采集了。以陆上地震资料采集为例，首先在激发点处钻井，将炸药埋置到井中，然后在接收点处布设检波器。炸药震源和检波器布设到位后，在地震仪控制下进行地震波激发和接收。在每次激发的同时，由激发点附近的多个检波器进行接收。如果检波器探测到了地震波，则由检波器的内部设备将振动信号转换为电信号后通过电缆或无线传输网络传送到地震仪中，或先传送到地震仪中再进行信号转换。此外，为保证地震勘探的质量，每次激发完成后还需要利用地震仪对所采集的信号进行回放，以便检查信号是否完整及各项指标是否符合要求。如果不满足要求则需要进行重新采集，如果满足设计要求则转到下一条测线，直至所有采集任务完成。