Pomiary grawimetryczne to pomiary przyspieszenia ziemskiego, czyli natężenia pola siły ciężkości. Opierają się na zmienności pola grawitacyjnego Ziemi.
Masy w ośrodku skalnym są rozłożone niejednorodnie, co wpływa na natężenie pola siły ciężkości. Wszystkie te niejednorodne struktury i formy geologiczne w ośrodku skalnym, zarówno naturalne, jak i antropogeniczne, nazywamy ciałami zaburzającymi bądź anomalnymi. Każda anomalia tworzy własne pole grawitacyjne. Rozkład pola siły ciężkości ciał zaburzających zależy głównie od różnicy między gęstościami objętościowymi tych ciał oraz skał otaczających. Ponadto również od wielkości, kształtu i głębokości położenia anomalii.
Pomiary grawimetryczne polegają więc na wyznaczaniu różnicy siły ciężkości między poszczególnymi punktami pomiarowymi. Wartości przyspieszenia przyjęte w grawimetrii za wartości odniesienia określone są w stanowiskach na całym świecie. Pomiędzy tymi stanowiskami zakładane są sieci o większej gęstości punktów. Punkty pomiarowe lokalizowane są w siatce regularnej – w węzłach siatki, nieregularnej – punkty rozproszone lub wzdłuż profili.
Jeżeli rzeźba terenu jest zróżnicowana, punkty pomiarowe leżą na różnych wysokościach, a ich otoczenie jest różne (np. istniejące zabudowania, skarpy), wówczas wartości siły ciężkości w danych punktach są nieporównywalne. W takim przypadku niezbędne jest sprowadzenie ich wartości do wspólnego poziomu odniesienia. W pomiarach lokalnych najczęściej jest nim poziom morza.
Punkty pomiarowe są stabilizowane na powierzchni trwale bądź tylko na czas wykonywania pomiarów. Badania grawimetryczne prowadzone są za pomocą urządzeń zwanych grawimetrami. Podstawowym elementem pomiarowym tego urządzenia jest ramię z zamocowaną masą. Podczas wykonywania pomiarów sprężyny utrzymujące ramię z masą równoważą siłę ciężkości, która działa na masę. Wartość siły ciężkości odczytuje się jako wielkość deformacji sprężyny. Wartości anomalii siły ciężkości pomagają analizować budowę geologiczną badanego terenu.
Metody grawimetryczne szeroko stosuje się w geodezji do analizy rozkładu mas w Ziemi, poszukiwania złóż kopalin (grawimetria poszukiwawcza), lokalizacji uskoków, wykrywania nieudokumentowanych bądź niezlikwidowanych wyrobisk, lokalizowania podziemnych pomieszczeń, tuneli, katakumb, grobowców. Wyniki pomiarów grawimetrycznych wykorzystuje się do badania wnętrza skorupy ziemskiej, wyznaczania kształtu Ziemi (tzw. geoidy), a nawet pływów ziemskich.