观测是地震学家研究地震和地球内部结构的主要手段；地震仪记录到的地面运动是地震学家开展研究工作的基本数据。地震仪最早可以追溯到中国东汉时期张衡发明的候风地动仪，但是这台仪器只能记录地震波到来的方向，故也称为“验震器”。现代意义上的地震仪出现于 19世纪末，主要利用惯性原理和弹性原理来记录地面的运动。在地震仪器的改进过程中，电子放大技术的引入发挥了重要的作用。

大约从20世纪70年代开始，人们逐渐将电子反馈技术和数字化技术引入地震记录，从而拓宽了地震记录的频带宽度(即同时可以记录到频率很低和频率很高的地面运动)，扩大了地震记录的动态范围(即同时可以记录到很微弱和很强烈的地面运动)。宽频带地震观测的实现使地 震学家可以在一个比较宽的频带范围内研究地震，其意义类似于天文学中的X射线天文学的出现；大动态的地震观测的实现使地震学家有可能在距离地震很近的地方对地震进行直接的近距离观测，其重要性与天文学中的近距离行星探测相当。观测的进步给地震学带来一系列重要的进展，其中最重要的是地震学家研究地震和地球内部结构的分辨率有了很大提高。地震学与地质学的界限开始变得模糊，这两门学科的结合为认识地球在漫长的地质年代中的沧海桑田式的变化提供了新的手段。