在日常生活中，當醫生為患者診斷疑難病時，為了確診，會針對患者病情使用現代醫學儀器對患者進行各種檢查，諸如心電圖、B超、X射線、
核磁共振等，這些儀器是利用人體器官的電、聲、核、核磁等物理性質檢查人體器官的病變。
在尋找石油和天然氣時，含油氣地層的電、聲、核、核磁等物理性質也不同于不含油氣的地層，因此，在
石油勘探中，需要在幾千米深的井中測量所有地層的電、聲、核、核磁等物理性質，以確定哪些深度的地層含有油氣。把測量上述各種物理性質的儀器組合在一起，并以地面的計算機為中心按照一定的時序對地層的各種物理信息進行采集、傳輸、處理和快速解釋，并在測量過程中實時地對下井儀器進行控制——這就是現代的石油
測井儀器系統。
測井儀器的發展和各行各業的測試技術一樣，隨著科學技術的進步從簡單到復雜。最早的測井儀器就是一個大的萬用表，將測量電極延伸至井下，測量地層的電阻進而換算成電阻率。
隨著測井學科的發展，從單一的電測井到包括電、聲、核、核磁的各類測井，下井儀器也趨于多樣化。由于材料工業、電子技術、計算機技術和信息技術的飛速發展，測井儀器從單一的單參數測量發展到對多參數大量信息進行采集、傳輸到處理、解釋，并經歷了從模擬記錄、數字記錄、數字控制到今天的成像測井系統，實時地自動展現井下地層各種物理參數的二維圖像。
測井儀器系統由三部分組成：下井儀器、地面儀器和連接兩者的電纜。下井儀器包括電測井儀、聲測井儀、核測井儀、核磁測井儀以及測量井內溫度、井孔直徑的井溫儀和井徑儀等。
每種下井儀器都裝有對被測物理參數敏感的傳感器和對被測信號進行放大、處理的電子器件。地面儀器則由主機和前端機以及繪圖儀、打印機、顯示器等構成，某些測井系統還增添了同時進行資料解釋和繪圖的工控機。
前端機控制各類數據通道（模擬道、數字道、脈沖道、遙測道等）實現對下井儀器所發送數據的實時采集，主機完成對整個系統的控制和數據處理，并將測量結果以曲線或圖像形式顯示、打印出來。主機和前端機之間的數據和命令通信通過總線或以太網實現。計算機間形成局域網共享打印機、繪圖儀、文件、數據等硬件資源。
測井時，測井人員根據油氣田的地質特點選擇需要測量的物理參數，將相應的下井儀器掛接在電纜末端放入幾千米深的井中。當電纜以均勻速度上提時，操作人員啟動測井系統程序，按時序發出命令，通過電纜傳送給井下儀器，控制井下儀器的工作流程。
井下儀器測得的數據經放大、簡單處理和編碼后，按幀通過電纜發送到地面。地面計算機系統對數據進行一系列處理后，輸出按深度變化的測井曲線或圖像，有經驗的測井工程師可根據曲線或圖像的變化初步確定哪些深度的地層含有油氣。對于地質特征復雜的地層或是對含油氣地層要做量的計算，則須把測量得到的所有數據送計算中心作進一步的處理、分析和地質解釋。
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