地震地层学是以反射地震资料为基础，进行地层划分对比、判断沉积环境、预测岩相岩性的地层学分支学科。主要用于各种沉积矿产，特别是油气资源的调查勘探。
地震地层学是介于勘探地震学和沉积地层学的边缘学科，其理论基础也来自这两门学科。应用沉积地层学的知识，可以了解不同环境下形成的沉积体的三维外形轮廓、内部不同岩层的成分和分布，以及与其他沉积体的边界邻接关系等，从而可以根据沉积体的外形轮廓与邻接关系，反推其形成环境及岩性分布。
而勘探地震学中的波长和分辨率的理论、薄层干涉理论、以及地震处理过程中波形和振幅等畸变的知识，则规定了用地震资料来了解沉积体形态与邻接关系的可靠性、局限性和多解性，由于这两方面理论的发展与结合，在20世纪70年代形成了地震地层学。
地震地层学中最基本的原理是：地震反射同相轴基本上是沉积等时面，而非宏观岩性界面的反映。由此基本原理出发，可以推演出本学科的主要内容：
各反射同相轴的系统中断面表示它们反映的沉积过程的间断，这种间断面也具有相对等时性，即此面之上的所有沉积均比此面以下的任何沉积为新，而在上下两间断面之间不被间断面隔开的地层，可视为大体上连续沉积的一个地层单元，称为地震层序，层序的上下边界均被间断面或与其相当的整合面完全封闭。
层序内不同地点的沉积虽属同时生成，但其生成环境与岩相成分可能有差异。这种差异反映在剖面上的反射同相轴的平行性、连续性、强度(振幅)、波形及显示频率等特性的变化上。故可从这些显示特征(称为地震相)预测生成环境和岩相成分。
地震地层学的研究方法有两大趋向。首先，着重考虑沉积体的外形、侧向接触关系及其岩相环境等方面的对应关系，将地震剖面上的反射同相轴视为接近于理想的地质体的反映而较少考虑畸变。这种方法常用于区域地震资料的地层解释，称为区域地震地层解释。
其次，利用物探的理论分析以及改变参数扯理和模拟方法，详细地研究地震剖面中局部反射产生变化的地质原因。由于这种研究涉及具体岩性的解释，常称为岩性地震研究。又因此种研究常牵涉复杂的计算过程，往往只能限于局部地区的分析，也被称为局部地震地层研究。
地震地层学近年来迅速发展，并衍生出层序地层学和油藏描述(或油藏钻前预测)两个分支。它们代表了地震地层学今后的发展方向。
