研究固體地球的震動和有關現象的一門科學，固體地球物理學的一個重要分支。它不僅研究天然地震，也研究某些人為的或自然因素所造成的（如地下爆炸、巖漿衝擊、巖洞塌陷等）地的震動。這門科學首先是人類企圖逃避或抗禦地震災害而發展起來的。早期的工作著重於地震破壞的描述和地震的地理分佈，到瞭20世紀才發現由地震所發出的地震波動卻是揭露地下情況最有效的工具。在地震波的利用方面，地震學已經發展到相當成熟的階段。現代地震學不僅服務於地震災害的防禦，而且在經濟建設和國防建設中也是是一門極重要的應用科學。
人們對地震的認識最早始於中國。東漢的張衡在公元132年創制瞭世界上第一架地震儀──候風地動儀。從《後漢書》的簡短記載中，可以清楚地看到，張衡設計候風地動儀的基本出發點是：地震是沿一定方向由遠處傳來的地面震動。這個概念直到18和19世紀才為英國人米歇爾(J. Michell)和馬利特(R. Mallet)重新確認，並被認為是地震學發展的一個裡程碑。現代地震學可以說是從19世紀末或20世紀初開始發展的。英國的瑞利(J.W.S.Rayleigh)、洛夫(A.E.H.Love)首先提出瞭兩種彈性面波的理論，以後為地震觀測所證實。德、俄、意、法、日等國的科學傢也都對地震學的不同方面有所貢獻。特別是1900年形成瞭以德國的E.維舍特為代表的格丁根學派，系統地發展瞭地震儀和地震波的理論，開創瞭地球內部的研究，並將地震方法應用於勘探礦床。從此地震學走上瞭現代應用科學的道路。
中國用現代科學方法來研究地震開始得較晚。1920年甘肅大地震之後10年，才在北京鷲峰和南京北極閣建立瞭兩個地震臺。中華人民共和國成立後，由於基本建設的需要，地震學得到長足的發展。為瞭提供建設場地的地震烈度，中國科學院在1953年成立瞭地震工作委員會，組織歷史學傢和地震工作者整理瞭中國3000多年的地震歷史資料，於1956年出版瞭兩卷《中國地震資料年表》。這是世界上最長的地震年表。同年，中國科學院地球物理研究所完成瞭第一幅中國地震區劃圖。此外，“天然地震的災害及其防禦”這個研究項目也列入瞭當時制定的全國12年科技遠景規劃中。從此，地震研究工作走上瞭穩步發展的階段，但規模還不大。1966年3月，河北邢臺發生瞭災害性的大地震（見中國著名大地震），損失巨大。為瞭統一地震工作的部署和加強領導，1971年成立瞭國傢地震局，系統地開展地震的預測和預防工作。將地震研究工作提高到一個新的水平。
地震學是數理科學和地學之間的一門邊緣學科。現代地震學的研究課題相當廣泛，大致可分為4個方面：
天然地震的研究以及震災的預測和預防 天然地震是在特定的地質條件下，地下發生的一種物理現象，它使地面震動，甚至造成破壞。這個現象不是孤立的，而是一個物理過程中能量突然大量釋放的階段。認識瞭這個過程就可選擇適當的前兆來預測地震，但可惜這個認識還很模糊。地震的基本成因、發展過程、產生方式、表現特征也都認識得很不夠。若要科學地預測地震，這些都是需要深入研究的。
預測地震，可以根據地震地質的情況或歷史統計資料。這種方法是長期的並帶有一定程度的不確定性。另一種方法是根據地震發生的前兆進行預測，這可以是短期或近期的。如果能確認哪些現象是地震的前兆，就可以做出確定性的預測，不過這正是地震預測最關鍵性的困難，目前尚未能滿意地解決，有待進一步的努力（見地震前兆）。
預防地震不僅是一個科技問題，而且還要考慮地震的社會影響（見《地震預報實施規約》）。在地震學的范疇內，這就是根據地震資料來采取防震措施或提出抗震設計。這項工作現正發展成為地震學的一個重要分支──工程地震學。
地球內部的研究 由地震震源發出的地震波可以穿過地球的任何深度而又返回地面，從而帶來地球內部的信息，特別是地球內部各個深度的地震波傳播速度。而這個速度與該處介質的密度和彈性有關，所以地震觀測是研究地球內部最基本的方法。觀測內容包括地震波的波形變化和到達時間，以及大地震時地球自由振蕩的頻譜。根據地震觀測結果可以獨立地計算地球內部的結構，但同其他的地球物理數據配合時，還可以確定地球內部組成的物理性質和物理狀態。
地震勘探 這門技術的基本原理是利用地震波在不同巖層分界面上所產生的反射、折射或衍射來確定這些界面的幾何關系，從而尋找地下的地質構造，特別是儲油構造。由於所用的震源是人工控制的，對地震波傳播的時間觀測可以達到很高的精度。地震方法是石油勘探中必不可少的手段，發展很快；現在還利用地震波同油氣的作用，向直接尋找油、氣田邁進。
其他的應用 地震波可以用做傳遞信息的工具。第二次世界大戰期間，曾試圖利用地震波追蹤海上風暴。在現代，唯一有效的監視地下核爆炸的方法就是偵察和辨別核爆炸所產生的地震波。在這個課題上，蘇、美等國做瞭大量工作。十幾萬噸以上當量的地下核爆炸無論發生在多麼遙遠的地方，都可以用地震方法偵察到（見地下核爆炸的地震監測）。