El petróleo y el gas natural, se encuentra enterrado a profundidades que varían entre unos pocos metros hasta casi 6000 metros. El hidrocarburo queda prisionero en las profundidades al no poder desplazarse entre rocas impermeables o por fallas estructurales, formándose así trampas naturales.

Para detectar los lugares (trampas) en donde se encuentra el petróleo se efectúa la exploración, realizándose pruebas que determinan la zona en la que hay mayores probabilidades de encontrarlo. Existen varios métodos de exploración, siendo la sísmicael más fiable. La sísmica utiliza ondas que viajan a través de los estratos y que al volver a la superficie permiten "dibujar" la configuración de las capas internas de la tierra. Es un sistema que fue adoptado por la medicina para obtener las ecografías.

Los mapas elaborados permiten escoger los mejores lugares para perforar el pozo exploratorio destinado a comprobar la presencia del petróleo. Perforar un pozo es una operación muy costosa, por lo que la finalidad principal de las tareas de exploración es reducir las probabilidades de que el pozo a perforar resulte seco.

a. Exploración geológica: método por el cual el geólogo observa y examina las capas de la corteza terrestre que se ven en la superficie, los tipos de rocas que afloran y sus características de dureza, porosidad, contenido orgánico, edad y condiciones estructurales.

b.  Exploración geofísica: se basa en que las rocas que constituyen la corteza terrestre poseen diversas propiedades físicas, que permitirán calcular la constitución y profundidad de las rocas del subsuelo. Existen dos herramientas de apoyo fundamentales en este caso: el gravímetro (que mide la fuerza de la gravedad terrestre y proporciona información sobre la naturaleza y profundidad de los estratos); y el magnometómetro (que mide la fuerza magnética de la tierra, registrando variaciones según la naturaleza y profundidad de las capas terrestres).

c. Exploración sísmica: consiste en estudiar la estructura del subsuelo mediante la medición del tiempo de tránsito de las ondas acústicas, colocando cargas explosivas en pozos poco profundos especialmente perforados
La sísmica en el mar es básicamente igual a la terrestre. Se trabaja con burbujas de aire cuya explosión es registrada en los barcos geofísicos, los cuales arrastran a poca profundidad los hidrófonos (geófonos) que recibirán las ondas reflejadas. El reconocimiento marino es más rápido y la calidad de información es mejor que en el terrestre.