Неразрывная связь между геологическим строением и рельефом морского дна определяет необходимость применения методов геологического исследования подводного рельефа.
В прибрежной зоне, на небольшой глубине, с помощью легких водолазных аппаратов (аквалангов) геологическое строение отдельных форм подводного рельефа можно изучать непосредственно. В изучении прибрежной зоны многих морей Советского Союза этот метод получил широкое распространение. В морских геологических работах на обширных пространствах дна морей и океанов ведущее значение приобретает сбор и изучение колонок морских осадков. Вполне целесообразно одновременное исследование колонок морских грунтов и в интересах морской геоморфологии.
Морские осадки интересуют нас прежде всего как материал, характеризующий колебательные движения земной коры, так как эти движения сказываются на изменениях состава и литологических свойств отдельных частей колонки. Колонки морских грунтов нередко могут отображать также изменение палеогеографических (палеоокеанографических) условий, с которыми непосредственно связано формирование подводного рельефа. Отложением различных прослоек морских осадков отчетливо фиксируются неотектонические и современные тектонические движения, нередко сопровождающиеся, например, интенсивным развитием мутьевых потоков, резко изменяющих условия осадконакопления. Знание состава и условий отложения морских осадков, скорости их накопления, изменений механического в минералогического состава, фациальных типов может быть использовано для выяснения условий формирования и развития рельефа морского дна.
Современные методы определения абсолютного возраста морских осадков открывают широкие возможности для корреляции их с соответствующими отложениями на побережьях. Благодаря этому становится возможной сравнительная стратиграфия морских и континентальных отложений, а вместе с этим и сравнительный анализ истории развития рельефа за определенный отрезок геологического времени. С другой стороны, абсолютная датировка морских осадков позволяет уточнять выводы о темпах колебательных движений земной коры, об интенсивности изменений географических условий морского (океанического) бассейна.
Велико также значение изучения микрофауны морских осадков. Оно открывает картину последовательного изменения экологических условий, неразрывно связанного с палеогеографическими изменениями морского бассейна. Условия распространения фауны отдельных частей моря и последующего ее расселения нередко теснейшим образом зависят от изменения рельефа морского дна. Убедительные примеры сказанного приводятся в исследованиях Г. У. Линдберга.