瑞雷波法勘探原理主要利用瑞雷波在層狀介質中具有的頻散特性進行淺層彈性波勘探。瑞雷波是沿地表傳播的一種彈性波，其質點振動的軌跡為逆向橢圓，振幅隨深度呈指數規律急劇衰減，傳播速度小於橫波速度。同一波長的瑞雷波的傳播特性反映了地質條件在水平方向的變化情況，不同波長的瑞雷波的傳播特性反映著不同深度的地質情況。
瑞雷波法用於勘探主要有兩種方法，即穩態法和瞬態法。其中瞬態法又包含兩道法和多道法。它們均以半波長理論為基礎，以求取瑞利波頻散曲線為主要目標，以反演地下介質結構為最後結果。多道法與兩道法不同的是，在地面上瑞利波的傳播方向設定了多個等距檢波器，該方法的優點在於它能更好地消除噪音干擾，壓制縱橫波。
通過對頻散曲線進行反演解釋，可得到地下某一深度範圍內的地質構造情況和不同深度的瑞雷波傳播速度值的大小與介質的物理特性有關，據此可對岩土的物理性質做出評價。這種方法在地質結構分層、地基處理效果評價、公路路基質量檢測、瀝青路面的壓實密度和強度檢測、高噴混凝土防滲牆施工質量檢測、土層剪下波速度結構反演、堤防隱患探測、建基岩體爆破鬆動層厚度探測等方面已得到了套用。