在地表，
重力加速度的平均值约为 9.80665m/s2。重力加速度值的变化主要与测点的纬度、高度和测点周围的地形，以及
地球的潮汐、地球内部岩石密度的差异等有关。对于找矿、地质构造的研究有意义的是由岩石密度差异引起的重力加速度的变化。这一变化值比地表重力加速度的平均值小很多，不超过平均值的数千分之一，对于某些有开采价值的金属矿，甚至不超过百万分之一。对于这种矿的勘探，要求重力仪能测出重力加速度10-7m/s2的变化值,测量值的误差应小于 10-8m/s2。因而重力仪要有很高的灵敏度和精度，以及具有较大的测程，读数与重力加速度变化之间关系简单，便于计算。另外仪器的进一步轻便化、多功能和自动量测等也是仪器发展的趋向。
重力勘探发展的初期，使用的主要是测定两点间
重力加速度之差的振摆仪和测定重力加速度沿水平方向变化率的扭秤。发明了轻便的重力仪之后，这两种仪器由于笨重和效率低而逐渐被淘汰。在重力勘探中已完全被重力仪所代替。重力仪的种类很多，按应用范围可分为
陆地重力仪、
海洋重力仪、
井中重力仪和
航空重力仪。按仪器的测量方式分为测定两点的重力加速度差值的相对重力仪和测定任一点重力加速度绝对值的
绝对重力仪。在重力勘探中仅用相对重力仪。
相对重力仪是通过测量弹簧在不同重力作用下伸长量的变化来测定重力变化的。如图1,当作用在负荷上的重力g变化了Δg时,弹簧的伸长量L随之变化ΔL,负荷也位移ΔL。根据弹簧弹力和负荷重量的
静力平衡方程：
相对重力仪的弹簧系统以石英材料制成的称
石英弹簧重力仪；用金属材料制成的称
金属弹簧重力仪。石英弹簧重力仪在陆地的重力勘探中使用广泛，测量精度一般为3×10-7～5×10-7m/s2。 石英弹簧重力
实际使用的石英弹簧重力仪，种类虽多，但结构大同小异。以ZSM型为例,主要组成部分包括：①灵敏系统，又称平衡系统或弹性系统。它是感觉重力变化的部分。其结构如图2，其中除温度补偿丝和负荷由金属制成外,其他均由
石英制成。②光学系统,又称指示系统。它是一个长焦距显微镜，其功能是使石英摆杆的指示丝在刻度上成像。③测量系统，由读数装置、测程调节装置及纵横水准器等组成。此种仪器灵敏、精度高、测程大、体积小、重量轻，计算简单，使用方便。用于寻找
油气田、
煤田和金属矿床的重力勘探，以及大地重力测量等。
具有弹簧系统的这两种重力仪，基本原理与陆地上的类似，主要差别在于：这两种仪器都是在运动状态中自动连续量测，备有使仪器在运动状态中保持水平位置和消除运载工具振动而产生影响的装置；为消除或减小运载工具的速度变化及其铅垂加速度等因素对观测值的影响而设置的特殊装置；以及对量测值进行特殊校正。