Метод георадиолокационного зондирования основан на возбуждении на поверхности и приеме электромагнитных волн (так же называемых зондирующим сигналом), отразившихся от границ раздела слоёв среды, как естественной, так и техногенной, и объектов, контрастных по электрофизическим свойствам. В качестве примера подобных контрастных границ можно привести контакт между сухими и влагонасыщенными грунтами, контакт между породами различного литологического состава, контакт между вмещающими грунтами и инженерными сооружениями и т.п.

Основная цель метода заключается в определении расстояний от точки наблюдения до объекта – геометрической границы в нижнем полупространстве или локального объекта (линзы, карстовой полости, объекта техногенного происхождения и другое). При выполнении полевых измерений георадаром определяется двойное время пробега зондирующего сигнала (время необходимое зондирующему сигналу для того чтобы пройти путь от источника до отражающей поверхности и вернуться в приёмник) и амплитуда принятого отражённого зондирующего сигнала. Таким образом необходимой величиной для определения расстояния до объекта является значение скорости распространения электромагнитных волн . Непосредственно из результатов георадиолокационных наблюдений при совмещенном источнике и приемнике этот параметр не определяется (за исключением единственной ситуации – появления на записи гиперболических осей синфазности дифрагированных волн), однако существуют как методики съёмки, позволяющие определить скорость при полевых наблюдениях, так и табличные данные о характерных скоростях распространения электромагнитных волн в той или иной среде.

Исследуемая среда обычно для простоты аппроксимируется слоистой моделью с постоянными электрофизическими свойствами внутри каждого слоя и локальных объектов, отличающихся по электрофизическим параметрам от вмещающей среды. При анализе данных измеряется время пробега волны от точки наблюдения до точки отражения и обратно, а глубина вычисляется по формуле:

где t – измеряемое время, Vср – скорость распространения электромагнитной волны в среде на интервале от точки наблюдения до точки отражения, с – скорость света в вакууме, ℇ – диэлектрическая проницаемость среды.

Важной физической величиной, не измеряемой при полевых наблюдениях напрямую, является диэлектрическая проницаемость отдельных элементов исследуемой среды, от которой в том числе зависит скорость распространения электромагнитных волн в среде, как видно из показанных формул, в то время как контраст диэлектрической проницаемости различных слоёв и объектов определяет отражательную способность границ и вместе с линейными размерами поверхности локальных объектов, отнесенными к длине волны, определяет способность границ и отдельных объектов к образованию отраженных и/или дифрагированных волн.