岩石圈或地壳中的各种地质构造是在漫长的地质演化过程中形成的。人们无法直接观察到各种地质构造的形成过程，也很难在实验室中再造，因此，只能通过野外地质调查，研究岩石变形的几何学、运动学特征；研究构造变形时的作用力性质、大小、方向及应力场在空间上的变化；结合野外观察和室内对有关资料的综合研究，分析各种地质构造的形成过程、构造演化和地球动力学背景。这种研究方法称为“反序法”。
尽管目前有多种研究地质构造的方法，但野外地质调查和地质填图是构造地质学研究的最重要方法。通过地质填图不仅可以了解研究区的岩石、岩层、岩体的分布、产状、相互间的关系和形成的先后顺序，而且可以认识研究区各种地质构造的几何特征、组合型式和变形序列等。地质构造是三维空间的地质实体，将野外观测到的各种地质现象用一定比例尺反映在平面图和剖面图上，这对于分析构造的几何形态是十分重要的。通过绘制地质剖面图或者根据地表构造形态的观测及钻井和地球物理手段获得的资料编制的构造等高线图、地层厚度分布图等，都能较好地反映深部地质构造的形态特征。
变形模拟实验是构造地质学研究的另一个重要研究方法，也是构造地质学研究中进展比较显著的一个领域。由于透射电镜、电子计算机及高温、高压设备的引入，构造模拟已从定性的物理模拟发展到定量的数学模拟；从宏观的岩石矿物的实验发展到微观的模拟矿物变形实验；从常温、常压条件下的实验发展到高温、高压条件下的实验。这些实验手段的更新不但使构造变形研究深入到超微观的晶体变形中，而且对不同层次构造的形成条件、形成机制和形成过程提供了重要依据。但自然界地质构造形成时的内部和外部边界条件十分复杂，而且变形作用经历的地质历史十分漫长，这些都是实验室所不能模拟的，所以在进行地质构造形成的力学机制的分析和探讨中，模拟实验仍然是一种有用的辅助手段。
现代航空、航天技术的进步与发展，为构造地质学的研究提供了大量的地球表面遥感信息，扩大了构造地质的视野和深度，弥补了野外地质调查的局限性。钻探和地球物理方法在构造地质学研究中的应用，为研究深部地质构造提供了重要资料。
近年来，数学地质的发展和计算机技术的应用，使构造地质的研究向定量的数理分析方向发展。如应用概率统计处理分析构造数据；应用有限单元法来计算一定地区内的各点的应力方向和大小，进而对该地区的构造应力场做出数学模拟，据此推断相应的构造图像，并与该地区的地质构造特征进行比较。
地质构造是在漫长的地质历史中形成的，这种过程是人类历史无法经历和难以重复的，也是野外地质调查中难以观察到的。因此，对地质构造的研究，应该是在野外观测、收集的各种地质资料综合整理和变形实验研究的基础上，进行全面的综合分析，以便取得对地质构造的几何学和运动学特征、变形机制、构造演化等方面的理论认识。把取得的理性认识，再应用到工作实践中，解决工作中遇到的各种地质问题，使研究成果不断得到修正、补充和完善。