1）野外调查。
地质现象是地质作用的结果或产物。通过对地质现象的观察，可以找出地质作用的特点和规律。因此，野外调查便是研究地质作用的前提和基础。大自然是最好的地质博物馆，在某种意义上也是实验室。
2）仪器测量。
目前主要采取物理的、化学的、数学的、生物的以及信息技术的方法来提高对物质的分辨能力、穿透能力、鉴定能力、模拟能力、遥感能力。电子显微镜的分辨能力达0.1m，对于矿物中原子、离子的排列能够直接进行观察。岩石地球化学方法可以精确测定组成岩石的各种元素含量，放射性同位素年龄测定方法可以测定地质作用发生的时间。
3）理论分析。
理论研究建立在丰富的地质事实和数据的基础上。这是一个由表及里，由此及彼，去粗取精，去伪存真，有感性认识上升到理性认识的过程。在这一过程中要进行地质思维，地质思维就是要运用地质学知识和原理去研究问题。
A.将今论古
这一方法的基本思想是“现在是认识过去的钥匙”，即用现在正在发生的地质作用去推测过去，类比过去，认识过去。“将今论古”是地质学的传统思维方法，地质学成果很大程度上是建立在这一方法论之上的。但是随着人们对客观现象认识的深入，发现不同地质时期内条件是不同的，地质作用的规律也有相应的变化，现在并不是简单地重复着过去；因而不能将过去的地质作用规律和现代正在进行的地质作用规律机械
地等同起来。
B.以古论今，论未来
是地质思维中另一个重要的方法论。因为人们今天能够直接加以观察的地质作用往往只是漫长地质作用过程中的一个片断，而在过去的地质记录中往往保留了某一地质作用的全部过程。因此，了解过去能够帮助我们更好地了解现在并且预测未来。
C.活动论
是当代地质学研究的指导理论。大陆、海洋不是固定不变的，而是不断活动和演变的。
除了岩浆活动导致岩石圈隆起——沉降之外，地球浅层活动主要表现为水平运动。现在看到的洋陆面貌是地质历史期间大规模、长距离裂解或运移——聚合的结果。比如现在的地中海，是地质历史期间特提斯洋俯冲——关闭的残迹；而现在的红海，则是因非洲大陆裂解而形成的一个狭长的海盆。固定不变的认识是不对的，必须实事求是的去看待和认识地球。
