地球上で起こるほとんど全ての地殻変動はプレート運動と関連があるといっても過言ではない。局地的な地殻変動は、プレート間の相対運動、断層運動、火山活動によって生じている。
地殻では、場所によって応力に強弱や方向依存性（最大主応力と最小主応力）が生まれると、歪（ひずみ）が生じる。これが地震や地殻変動となって現れる。
陸上観測.
水準測量.
各地に設置されている基準測量点を定期的に測定することによって、地殻の水平移動及び垂直移動を調査する方法。基準測量点は、各等級別に分類されている。なお、日本全体の基準点は日本水準原点である。
なお、水準点が多すぎることと、地殻変動を捉えるためには、定期的測量が必要であるが、予算や人員の都合などによって、近年は後述のGPS測量などによって行われている。ただし今なおGPSに比べて精度が高い利点があるため、東海地震の想定震源域に近い静岡県御前崎市や、主要な火山の周辺では定期的に実施されている。
三角測量.
ただし測定精度に限界があること、多くの予算や人員が必要なことから、日本では国土地理院による電子基準点網設置後は三角測量の必要性が薄れている。
傾斜計・歪計.
水管傾斜計によって傾斜を、石英管伸縮計によって歪を測定する方法である。原理が簡単なことから歴史が古いが、機器固有の誤差や測定精度の限界がある、維持に費用がかかる、データが広く公開されていないなどの問題もあり、地殻変動を調べる手段として一般的でない。
光波測距.
海底観測.
海上との音波交信.
海底に機器を設置し（海底局）、海上との音波交信を通して海上局と海底局との距離を測定する方法。これによって、海底地形の変化が捉えられる。まず海上局（船舶やブイ）の位置をGPS等で決定するため、GPSの精度を超えて測定することはできない。さらに海洋中の音速構造によって結果が大きく左右される。日本では海上保安庁、名古屋大学、東北大学によって精度の向上方法が研究されている。海底局を多数設置するのは、広い海洋では難しいため、熊野灘、駿河湾、三陸海岸沖など一部の地域に限って行われている。
水圧計.