利用地震波的动力学方法研究地震波运动状态变化规律的科学，其中包括研究地震波能量、振幅、频率和波形等的变化。此名词由中国地球物理学家李庆忠在20世纪70年初提出。相对于几何地震学而言，物理地震学能够阐明几何地震学不能解释的现象，例如绕射波的传播、菲涅耳带的能量聚焦作用等，所以物理地震学的实质是惠更斯—菲涅耳原理。由于地震波的动力学特点受地层的岩性、结构和厚薄的影响很明显，因此，充分研究和利用地震波的物理学特性可提高地震勘探资料的解释质量和解决地质问题的能力。
过去的500年里，700多万人死于地震，还有数百万人眼巴巴地看着自己的生活来源和地方经济被摧毁。灾难性地震对于日益增长的世界人口来说已成为头等重要的问题之一，驱动着科学家和工程师们去研究它。然而，地震已被证明它不仅是破坏之源，而且也是地质知识之源。对地震波的分析，为地质学家提供了详细的、常常是独一无二的有关地球的信息。研究地震的性质和探索地球的组成及动力学过程两者同时并进。
物理地震学，即对地震的科学研究，与化学、物理学或地质学相比较，它是一个年轻的学科；然而仅在100年里它在解释地震成因、地震波的性质、地震强度的显著变化以及整个地球的地震活动明显的分区特征等方面取得了显著进步。
物理地震学是探测地球内部的最有效的深部探测器。近年来，通过地震波可以探测出地球内部岩石密度和刚度变化小到10%的变化。这些新研究进展大多依靠层析成像方法，这一方法原来在医疗中常用，要采用大记忆、高速计算机去探求遥测图像。地震的发生过程基本上是一种物理过程。可以作为一种物理现象来研究，有以下几个方面：
由地震发生过程中得到的全球性的各种数据,推断地球内部物质的物理性质，如温度、压力、密度、刚性、弹性模量随深度大小的变化规律,以及在特殊条件下地球深处高温高压下固体介质的各种特性和变化规律。