沉积相的研究方法很多，归纳起来主要有以下几类：
(1)地质方法：①沉积岩和沉积物的研究：利用各种方法和技术研究沉积岩和沉积物的岩性、结构和构造，确定岩石类型，分析其成因。②沉积相分析：在了解盆地结构、构造和演化历史的基础上，通过区域对比，综合应用沉积岩和沉积物的颜色、岩性、结构和构造等特征，分析沉积相，恢复古地理和古环境。③建立相模式：在大量沉积相研究的基础上总结出可以起到标准、对比和预测作用的相模式。
(2)地球物理方法：特定的岩石，具有特定的物理响应，因此用反演的方法，根据岩石的物理响应可以研究其岩性特征，所以可以用地球物理方法来研究沉积学的某些问题。用地球物理方法来研究沉积相可分为测井和地震两种方法。①测井相分析法：测井相分析的基本原理就是从一组能够反映地层特征的测井响应中，提取测井曲线的变化特征，包括幅度、形态等定性方面的曲线特征以及定量方面的测井参数值来描述地层的地质相，运用各种模式识别方法，利用测井相进行地层的岩性、沉积环境等方面的研究。测井相分析的基本步骤为：a.建立测井曲线和测井参数与沉积相的对应关系；b.选择测井曲线和测井参数，并对之进行深度较正和环境影响较正；c.对所选择测井曲线和测井参数进行主成份分析；d.对主成份进行聚类分析；e.对测井相进行判别归类，确定最终测井相，最终测井相具有单一的地质特征，与沉积相有很好的对应关系。②地震相方法：根据地震相参数如振幅、连续性、频率、内部结构、外部形态和层速度等可确定地震相类型和空间展布范围。在实际工作中，常选择可信度较高的地震反射内部结构和外部形态作为地震相类型的主要依据，其它参数作为辅助参数。在把地震相向沉积相平面转化的过程中可确定沉积体系的成因类型，在转相过程中应与盆地古地理背景结合、充分利用钻、测井资料与地震相之间的内在联系。目前已建立各种地震相模式与其相应的相参数。
(3)地球化学方法长期以来，人们对烃源岩和原油有机地球化学成分对于环境的指示作用，有着不同的认识。因此，不同的地球化学方法也就被用在不同的研究区域内。
(4)遗迹学方法：遗迹化石研究具有多方面的意义，而其对沉积环境的解释是其中最重要的方面。遗迹化石除粪化石以外均为原地保存，它们既是生物行为习性的反映，又是生物赖于生存的底质的反映，而这两者直接受环境因素的控制，因而与沉积关系十分密切。普遍认为，遗迹化石类型或组合的变化，可以反映沉积基底性质、环境能量、沉积速率及变化、底部水化学性质以及水体深度等。由于遗迹化石相在环境解释方面的独特优势，对此的研究引起了油气勘探界的重视，大量研究工作与世界性油气勘探工作紧密相关。
(5)沉积相的定量研究
沉积相的定量研究是沉积学发展的一个重要方向。在对一个地区的沉积相类型进行分析的过程中，传统的作法是首先寻找该区的相标志物对比，从而判断该区沉积相的类属。沉积相的定量识别可以提高沉积相分析的精度和准确性。随着定量沉积学的发展，相继出现了多种定量识别沉积相的方法。沉积相分析就是通过对沉积剖面中的各种相标志物进行详尽的描述、综合分析研究其规律，以便恢复地质时期的沉积环境及沉积特征，识别出该区的沉积相类属，并在纵横向上摸清它的展布形态。沉积相的定量识别主要是通过对相标志物进行量化研究来实现的。相分析的核心工作是相标志物的描述和归类，而相标志物内部反映出典型的层次结构特征，因而可以用层次分析方法来定量确定各相标志物对于沉积相类属的相对重要性定量指标权重，并结合模糊综合评判法即可定量识别沉积相类属。此外，还有计算机模拟，随着计算机水平的高速发展，计算机模拟技术在油气勘探与开发中的应用也越来越广泛，尤其是在地质建模、储层预测等方面。在沉积学领域，计算机模拟虽然还没有被广泛利用，但也渐渐显示出其独特的优越性。以上介绍的研究沉积相的几种方法，平时应用时，并非是孤立进行，而是相互结合，相互验证，相互弥补不足，这样才能使沉积学的研究不断完善和不断发展。才能使沉积学的研究不断完善和不断发展。
