測量與圍巖有密度差異的地質體在其周圍引起的重力異常，以確定這些地質體存在的空間位置、大小和形狀，從而對工作地區的地質構造和礦產分佈情況作出判斷並為水文、工程與環境的監測，以及各種自然災害的預測和防治服務的一種地球物理勘探方法。
第一個利用自由落體測定重力加速度的是17世紀義大利物理學傢伽利略。以後，利用擺儀比較準確地測定重力加速度。19世紀末，匈牙利物理學傢厄缶發明瞭扭秤，使重力測量有可能用於地質勘探。在20世紀30年代代，由於重力儀的研制成功，重力勘探獲得瞭廣泛應用，並且發展瞭海洋、航空和井中重力勘探。
重力異常和重力校正 觀測重力值除反映地下密度分佈外，還與地球形狀、測點高度和地形不規則有關。因此，在作地質解釋之前必須對觀測重力值作相應的校正，才能得到反映地下密度分佈引起的重力異常。重力校正包括空間校正、中間層校正、地形校正和均衡校正。觀測重力值減去正常重力值再經過相應的改正，便得到空間異常、佈格異常和均衡異常。在重力勘探中主要應用佈格異常。為研究地殼均衡，地殼運動和地殼結構也需要應用均衡異常和空間異常。在海洋和平坦的地形條件下，常用空間異常代替均衡異常。
重力數據的處理和解釋 根據地質任務要對野外獲得的重力數據作相應的處理和解釋。處理、解釋主要分3個階段：野外觀測數據的處理，並繪制各種重力異常圖；重力異常的分解（例如，應用平均法、場的變換、頻率濾波等），即從疊加的異常中區分出用來解決具體地質問題的異常；確定異常體的性質、形狀、產狀及其他特征參數的反演或解釋。
解釋分為定性和定量兩種。定性解釋是根據重力圖並與地質資料對比，初步查明重力異常性質和獲得有關異常源的信息，並不涉及具體數量上的內容。定量解釋是根據異常場求場源體的產狀要素建立其重力模型。目前比較常用的反演方法是選擇法或計算機模擬。
由於重力反演存在多解性，所以，必須依靠研究地區的地質、鉆井、巖石密度和其他物探資料施加約束，以減少多解性對反演結果的影響。
應用 重力勘探的應用范圍取決於地殼內密度分佈不均勻的地質因素。能夠引起可觀測到重力異常的地質體，應與其圍巖有足夠大的密度差，足夠大的體積和有利的埋藏條件，而且幹擾水平低。根據地質任務設計相應的野外觀測系統，采集數據和處理、解釋，將可以用來研究和解決下列地質問題：①地殼深部構造及其均衡狀態；②區域地質構造，圈定盆地、隆起並追蹤斷裂、侵入體等；③普查與勘探石油、天然氣、煤及其他有用礦產有關巖性及其構造；④解決各種工程地質問題，如探測巖溶、追索斷裂破碎帶等；⑤環境監測與自然災害的預測與防治等。