其施工方法与陆地钻探大体相同，只是由于受施工水域的水深、离岸距、风浪、潮汐等自然条件影响，因而增加了设备和工艺的复杂性。首先要有一套固定或浮动于水面的平台或船只作施工场地，还需设置从钻机到水底孔口的特殊井口装置作为钻具入孔与泥浆循环的隔水通道，并防止水流和水位波动对钻探工作的影响。在施工过程中，还要相应采用孔位量测、锚泊定位、升沉补偿等一系列特殊工艺措施。选用沉没式水底钻机或柔杆电钻等专用设备，对水域的风浪、沉浮、漂移等影响有较强的适应能力，有利于简化水域施工工艺。
沿海岸线、岛岸线、江河流域进行的港口、坝址、闸址、桥基等及其他大型水下工程建设、水域航道整治工程等，在建设前期都要作大量的工程地质钻探工作。基址选定后,又要作大量的水下基础施工钻探,以加固水下基础或建造露出水面的人工基础。
