慣性原理
地震儀的原理主要基於慣性原理。當地震波到達時，地震儀的框架會隨着地面震動而運動，而內部的重物擺錘則會因慣性作用保持相對不動。這樣，地震儀就能夠記錄和反映地面震動的情況。具體來說，地震儀的核心部分是拾震器，它由儀器框架和重物擺錘組成，擺錘可以沿着固定方向自由擺動。當地面震動時，拾震器會把這種震動反映出來，從而監測地震。
張衡發明的“候風地動儀”是世界上第一個地震儀，它的工作原理是通過一根倒立的、重心較高的長木椎來感知地震方向。當地震波傳來時，地動儀的底座會向震中相反的方向運動。由於慣性作用，木椎會倒下指向震中的方向。木椎倒下會觸發一箇槓桿，進而使一箇龍頭釋放口中的木珠，指示震中的方向。然而，這種地動儀只能判定地震的方向，不能判斷震中的位置和震級的大小。
現代地震儀則由地震計和後方的數據採集器組成，地震計通過感知地震波的傳感器記錄地面振動，這些記錄被稱爲地震譜，它們反映了地震的強度和各類震波的效應。地震的縱波(P波)和橫波(S波)到達同一地震臺站的時間差可以用來計算震中離地震臺的距離。