按照地质学的研究内容，地质仪器大体上可分为以下3类:

① 用于研究地球组成物质的仪器。在样品化学特征(成分与分配等)研究方面，除常规的重量法、容量法、比色法所用设备外，常用实验室精密仪器有各种原子吸收光谱仪、原子荧光光谱仪等。这类仪器能测定60~70种微、痕量元素，检出限可达到ppb级。波长色散X射线荧光光谱仪是硅酸盐全分析、化探样品中多元素分析和难溶元素分析的重要仪器,检出限一般为ppm级。电感偶合等离子体光量计的分析质量与原子吸收分光光度计相当，但能同时测定包括15个稀土元素在内的30~60种元素，动态范围可达4~6个数量级。采用中子活化法的多道γ能谱仪,检出限低达10(~10(米，在痕量和超量元素分析中具有优势。测定阴离子、酸根、官能团的离子色谱仪，气相色谱仪，液相色谱仪和红外光谱仪等也都用于地球物质成分的分析。

在岩石矿物的鉴定与结构研究等方面，双目显微镜、偏光显微镜、干涉显微镜等仍是快速初步鉴定，进行宏观描述以至研究显微构造的基本工具。由电视摄像机、微型计算机等组成的全自动图像分析仪，是对岩矿薄片或光片图像几何要素进行定量测定的工具。它可以提供如沉积物的粒度、形态、基质和孔隙度等方面的数据，还可对岩石的矿物组成作模式分析，以及研究卫星图片等。

X射线衍射仪是矿物晶体结构研究的主要仪器,能快速有效地鉴定矿物，或者为研究矿物形成的历史，提供变形和辐射损伤等信息。利用电子衍射成像的透射电子显微镜，能够对直径20纳米的微区进行形态、成分和结构等综合研究，分辨率达0.1纳米。另外,透视电子显微镜的应用，使对矿物晶体缺陷及其地质力学和地质构造意义的研究又深入了一步。

扫描电子显微镜景深大，能获得三维图像，二次电子图像分辨率小于10纳米，能用来对样品的形貌、成分、结晶学及其他性质进行观察和分析。样品不需专门制备，原始状况不会受到破坏。

电子探针显微分析仪与扫描电子显微镜类似，但样品需制成薄片或光片,分辨率为1微米。主要用途是对矿物作定量化学分析，研究化学组成和微量元素含量的变化，对光片或薄片中的细小矿物作定位或就地鉴定，检出限约为100ppm。离子探针分析仪能提供无机地质样品的微量元素和同位素成分数据，检出限约为1ppm。激光探针能给出无机和有机地质样品和同位素组成信息，检出限为 1~10ppm。原子探针能对样品中原子序数大于4的元素(用光谱)作不破坏样品的微量元素成分分析，检出限1~100ppm。同步加速器辐射分析,能补充质子探针不及的轻元素成分分析,检出限可低达几百个ppb。拉曼探针则是利用拉曼光谱鉴定矿物，作结构分析。

以近代固体物理为基础，通过研究矿物晶体的微观结构和精细结构来研究岩石、矿物的形成、特征物理性质的有核磁共振谱仪、电子顺磁共振谱仪、晶体场光谱仪和穆斯堡尔谱仪等设备。

根据岩石矿物的物理性质进行鉴定的仪器有差热分析仪和居里点测试仪等。前者根据差热反应曲线的峰谷点温度鉴定矿物，后者用于测试铁磁性矿物。

为适应野外作业或小型实验室的需要，还出现了轻便仪器，包括手提式X-荧光分析仪、可携式发光矿物分析仪。此外，还有用于测定特定指示元素的测汞仪、测氡仪等，用于生物地球化学勘查的取样器，收集空中微尘的航空微迹系统等。

② 用于研究地球构造的仪器。随着地质学和地质工作的发展，越来越多地涉及地球深部及掩盖地区(包括海底)，必须使用地球物理勘探、地球化学勘查的方法和仪器取得必要的地质信息，使用遥感技术取得地表构造的大片直观影像和深部资料。

地球物理勘探仪器包括地震勘探仪器、磁法勘探仪器、重力勘探仪器、电法勘探仪器、核法勘探仪器、测井仪及物性研究等方面的仪器。

地震勘探仪器是记录地面振动的仪器。根据地震勘探仪器记录到的弹性波在地下的传播特性，可探明地质构造,区分地层,推断地球内部物理性质以及监测地震活动。地震勘探仪器分天然地震仪和人工地震仪两类。天然地震仪主要用于地震监测和地球物理研究。人工地震仪用于记录人工爆炸或其他可控震源激发的震波，在地震勘探和水文地质、工程地质等领域使用，以获得包括岩石类型等在内的区域和局部构造的详细资料。按照不同用途分为石油勘探地震仪、工程浅层地震仪，以及用在地震工程中的强震仪等(见地震勘探仪器)。

磁法勘探仪器是测量磁场强度和磁性参数的仪器。根据磁测数据,可以划分岩性，发现和追踪断裂构造,研究基底构造，居里点深度界面以上磁性变化及其结构形态等(见磁法勘探仪器)。

重力勘探仪器是测定重力加速度的仪器。它以地下岩(矿)石密度差为依据，提供大地测量、地球物理及地质勘探和空间技术所需的重力资料(见重力勘探仪器)。

电法勘探仪器是利用自然电场、大地电磁场或人工电流场，测量地壳中岩石、矿石的电磁学性质的时间域或者频率域响应的仪器。测取频域特性的有各种电阻率仪、频率测深仪等。时间域仪器测取大地的自由响应特性，各种瞬变电磁仪以此为依据。地质雷达及无线电波透视仪也可用来研究地质情况;地电化学探测仪是将电法与化探相结合的仪器(见电法勘探仪器)。

核法勘探仪器是测量地壳内放射性元素辐射的或通过人工激发由非放射性元素辐射的射线的仪器。可以用来查找放射性矿床及其共生的金属矿床，寻找油气圈闭构造、基岩裂隙水，以及地质填图，在工程中探查隐伏断裂等。常用仪器有 和γ辐射仪、能谱仪、射气仪、X 射线荧光分析仪、热释光剂量仪、径迹扫描仪以及室内样品分析用的各种放射性测量仪器(见核法勘探仪器)。

钻探机是在掩盖地区(包括水下)为取得实物，必须使用钻机，钻机按深度、钻孔口径、钻进方法、冲洗液种类等划分有多种类型(见钻探机)。

勘探地球物理测井仪器是运用物理学原理和方法，沿钻孔(钻井)剖面测量岩石的物性参数的仪器。按所利用的岩石物理性质不同，分为电法测井仪器、磁法测井仪器、声波测井仪器、放射性测井仪器、热测井仪器和重力测井仪器等。根据所测各种地质参数，可划分钻井剖面的岩性，评价(油)气、水层，发现矿藏，确定矿层含量、品位，研究地质构造、沉积环境以及检查井下技术状况等。

③ 用于研究地球演变过程或地质事件年龄的仪器。根据放射性同位素衰变原理而建立的同位素地质年代测定法，以及通过测定稳定同位素的比例来确定岩石或矿石中某些成分的来源的方法。所使用的仪器有各种超高真空、高精度的质谱仪和离子探针，以及制备样品所需设备。用于地质年龄测定的还有裂变径迹法和热释光剂量法所用的仪器，包括显微镜、自动图像仪、热释光剂量仪等。

测定岩石的天然剩余磁性,分析它们的磁化历史,可以研究大陆漂移、海底扩张、确定岩石年龄、研究岩石地质史等。测量岩石剩余磁性的仪器有无定向磁力仪、旋转磁力仪、超导磁力仪及相应的退磁设备等。

高温高压实验设备是为地球的起源及演化理论模式等问题提供科学实验数据的重要工具，用来进行地壳和地幔中岩浆岩类及其矿床成因模式的实验研究，地球深部物性、相变和相互关系的实验研究，变质作用及交代作用的实验研究等。常用的高温高压设备如热液反应装置，可在500℃以下，0.1吉帕压力下工作;冷封口式高温高压水热设备,可在1050℃、1吉帕压力的状况下工作。金刚石压砧高压装置，利用强爆炸方式，能在瞬间提供相当于地幔到地核的压力:1000℃，25吉帕或25℃,172吉帕(见实验岩石学)。

除以上几方面外，地质工作所需的仪器还包括:海洋地质调查需用的导航、定位、测深设备;观察地球自转、极运动等用的甚长基线射电干涉仪;进行各种模拟实验的仪器设备以及水文地质工程地质需用的静力触探仪、测检仪、地下管道探测仪等。