遥感技术为地质研究和勘查提供了先进的手段，可为矿产资源调查提供重要依据与线索，为高寒、荒漠和热带雨林地区的地质工作提供有价值的资料。特别是卫星遥感，为大区域甚至全球范围的地质研究创造了有利的条件。
常规的地质勘查工作都从点、线观测着手，待汇集了大量的资料后才能描述一个地区的地质特征，进而进行分析研究。利用遥感资料就可以首先从分析研究地区的遥感资料入手，然后有重点地选择若干点进行野外观测与验证。这样，不仅大大减少了野外工作量，节省人力、物力，还加快了速度，提高了精度。这对区域地质填图是特别适宜的。
在地质构造方面，由于遥感图像具有广阔的视域和逼真的影像，能真实地反映各种地质现象间的关系，因此，利用遥感图像进行地质构造分析，常能发现地面常规工作不能发现的地质构造，尤其是对于第四纪松散沉积物覆盖下的一些隐伏构造，反映得相当清晰。
遥感技术在矿产资源调查方面的应用，主要是根据矿床成因类型，结合地球物理特征，寻找成矿线索或缩小找矿范围。通过成矿条件的分析，提出矿产普查勘探的方向，指出矿区的发展前景。例如，通过对吉林省陆地卫星图像的分析，曾发现铜矿的分布与线性构造密切相关，对开发这个地区的铜矿有重要意义。
在工程地质勘测中，遥感技术主要用于大型堤坝、厂矿及其他建筑工程的选址和道路选线，以及由地震、暴雨等造成的灾害性地质过程的预测等方面。例如，山西大同某电厂选址、京山铁路改线设计等，由于从遥感资料的分析中发现过去资料中没有反映的隐伏地质构造，通过改变厂址与选择合理的铁路线路，在确保工程质量与安全方面起了重要作用。在水文地质勘测中，则利用各种类型遥感资料，查明区域水文地质条件和富水地貌部位，识别含水层及判断充水断层。例如，美国在夏威夷群岛，用红外遥感方法发现200多处地下水出露点，解决了该岛所需淡水的水源问题。
此外，利用遥感技术可进行火山活动的监测、地震活动的调查、沙丘移动的研究等。