Datainnsamling gjøres ofte ved gjennomføring av feltarbeid. Eksempler av geoarkeologisk feltarbeid er: Geomorfologisk kartlegging. Det brukes for å undersøke forholdet mellom geomorfologiske enheter, og tilstedeværelsen (eller fraværet) av arkeologiske funnsteder. Sedimentologiske beskrivelser. Studiet av sedimentære sekvenser i sedimentkjerner, prøvesjakter eller i naturlige blotninger kan benyttes for å oppdage arkeologiske funnsteder. Det blir også brukt til å lage landskapsrekonstruksjoner: hvordan landskapet med tid har endret seg. Geofysisk forskning. Ved hjelp av geofysiske metoder som bakkepenetrerende radar (engelsk: ), magnetometri, og målinger av elektrisk resistans (motstand) kan jordoverflaten bli kartlagt. Anomalier i resultatene kan indikere tilstedeværelsen av arkeologiske materialer. Geokjemiske målinger. Det blir brukt for å identifisere arkeologiske funnsteder, og for å fastslå deres bruk i fortiden. Mirkomorfologisk forskning. Dette kan for eksempel brukes til å fastslå arealbruk: er et bestemt lag et gammelt dyrkningslag eller ble det naturlig til? Fjernanalyse eller fjernmåling (engelsk: ). Feltdata kan brukes i forbindelse med bilder fra jordoverflaten, som er samlet inn fra stor avstand, for eksempler med satellitter eller fly.