การสำรวจแร่เป็นกิจกรรมที่ใช้หลักการทางวิชาการเพื่อค้นหาและตัดสินว่าพื้นที่ที่สำรวจมีแร่หรือแหล่งแร่อยู่หรือไม่และมีปริมาณมากหรือน้อยเพียงใด ประกอบด้วยการสำรวจทางอากาศ การสำรวจบนผิวดิน และการสำรวจใต้ดิน ด้วยวิธีการทางธรณีวิทยา ธรณีเคมี และธรณีฟิสิกส์ โดยใช้วิธีใดวิธีหนึ่งหรือหลายวิธีร่วมกัน ปัจจุบันกรมทรัพยากรธรณีเป็นหน่วยงานหลักที่รับผิดชอบในการสำรวจทางธรณีวิทยา ธรณีวิทยาแหล่งแร่ ธรณีฟิสิกส์ ฐานข้อมูลทรัพยากรแร่ และข้อมูลการบินสำรวจธรณีฟิสิกส์ทางอากาศซึ่งครอบคลุมพื้นที่ทั่วประเทศ
การสำรวจทางอากาศเป็นการสำรวจขั้นต้นซึ่งสามารถทำได้อย่างรวดเร็วและครอบคลุมพื้นที่กว้างขวางเพื่อให้ได้ข้อมูลพื้นฐานที่ใช้สำหรับการคัดเลือกพื้นที่ให้แคบลงและนำไปวางแผนการสำรวจภาคพื้นดินต่อไป โดยการสำรวจทางอากาศประกอบด้วย ภาพถ่ายดาวเทียม ภาพถ่ายทางอากาศ และการสำรวจธรณีฟิสิกส์ทางอากาศ ข้อมูลที่ได้จากการสำรวจทางอากาศต้องนำมาประมวลผลและแปลความหมายเพื่อใช้ในการกำหนดพื้นที่เป้าหมายสำหรับทำการสำรวจและติดตามผลภาคพื้นดินต่อไป
การสำรวจบนผิวดินประกอบด้วย ๓ ส่วนหลัก คือ การสำรวจธรณีวิทยา การสำรวจธรณีเคมี และการสำรวจธรณีฟิสิกส์ ทั้งนี้วิธีการที่รวดเร็วและง่ายที่สุดในการสำรวจพื้นที่ศักยภาพของแร่ทอง คำ คือ การร่อนและเลียงแร่ซึ่งเป็นวิธีการที่ชาวบ้านในท้องถิ่นใช้กัน การสำรวจบนผิวดิน มีรายละเอียดดังนี้
๑) การสำรวจธรณีวิทยา
เป็นการสำรวจเก็บข้อมูลและศึกษาลักษณะของหิน ธรณีวิทยาโครงสร้างของสายแร่หรือแหล่งแร่และการทำแผนที่ธรณีวิทยารายละเอียด
๒) การสำรวจธรณีเคมี
เป็นการสำรวจโดยการเก็บตัวอย่างดิน หิน หรือแร่มาวิเคราะห์ทางเคมีเพื่อหาปริมาณแร่ธาตุต่าง ๆ และทองคำ สำหรับกำหนดพื้นที่ศักยภาพแหล่งแร่ทองคำทั้งนี้พื้นที่แหล่งแร่ทองคำที่มีศักย ภาพสูงมักเป็นทองคำที่ปะปนอยู่ในเนื้อหินซึ่งไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่าจะต้องนำตัวอย่างที่เก็บได้ เช่น ตัวอย่างหิน ตัวอย่างดิน หรือตัวอย่างตะกอนธารน้ำ ไปวิเคราะห์ทางเคมีเพื่อหาปริมาณส่วนประกอบที่เป็นทองคำเท่านั้นซึ่งต้องใช้วิธีวิเคราะห์ที่มีความละเอียดสูงมากสามารถหาปริมาณทองคำได้ถึงระดับหนึ่งในล้านส่วน หรือหนึ่งในพันล้านส่วน
๓) การสำรวจธรณีฟิสิกส์
เป็นวิธีการสำรวจที่ประยุกต์ใช้หลักการทางฟิสิกส์เพื่อสำรวจแหล่งแร่ทองคำทั้งทางตรงและทางอ้อมโดยอาศัยสมบัติทางฟิสิกส์ที่แตกต่างกันของวัตถุธรรมชาติ เช่น สมบัติทางแม่เหล็ก สมบัติค่าแรงโน้มถ่วงโลก สมบัติค่าความต้านทานไฟฟ้า สมบัติความเร็วของการเดินทางผ่านของคลื่นเสียง ซึ่งจากสมบัติทางฟิสิกส์ที่ต่างกันก็จะกำหนดเป็นเครื่องมือธรณีฟิสิกส์ที่ใช้สำรวจวัดสมบัติทางธรณีฟิสิกส์ที่แตกต่างกันของชั้นดิน หิน หรือสายแร่ จากนั้นนำข้อมูลการสำรวจที่ได้ไปประมวลผลและแปลความหมายต่อไป
การสำรวจใต้ดินเป็นการสำรวจที่ระดับลึกลงไปจากผิวดินเพื่อให้เข้าใกล้แหล่งแร่ให้มากที่สุดเป็นวิธีการสุดท้ายหลังจากที่ได้ดำเนินการสำรวจด้วยวิธีการต่าง ๆ ข้างต้นแล้ว การสำรวจด้วยวิธีนี้จะได้ข้อมูลธรณีวิทยาแหล่งแร่ทั้ง ๓ มิติ คือ ความกว้าง ความยาว และความสูง ซึ่งข้อมูลการสำรวจสามารถนำไปประมวลผลและคำนวณปริมาณสำรองแหล่งแร่และมูลค่าของแหล่งแร่เพื่อใช้เป็นข้อ มูลในการตัดสินใจลงทุนทำเหมืองแร่ต่อไป การสำรวจใต้ดินประกอบด้วยการขุดหลุมสำรวจ การขุดร่องสำรวจ และการเจาะสำรวจ
การเจาะสำรวจเป็นกิจกรรมสุดท้ายของการสำรวจแร่เนื่องจากเป็นวิธีการสำรวจที่มีต้นทุนสูงสามารถเจาะลงไปเก็บตัวอย่างดิน หินหรือแร่จากระดับผิวดินลงไปได้ลึกหลายร้อยเมตร ตัวอย่างที่ได้จะเป็นเศษหิน เศษดิน และแท่งหินที่ระดับความลึกต่าง ๆ จากหลุมเจาะสำรวจ หลังจากนั้นนำตัวอย่างดังกล่าวไปวิเคราะห์สมบัติทางฟิสิกส์และสมบัติทางเคมีเพื่อกำหนดค่าความสมบูรณ์ ขนาด รูปร่าง และความลึกของแหล่งแร่แล้วนำข้อมูลที่ได้ไปประมวลผลสรุปและประเมินความเป็นไปได้เพื่อการลงทุนทำเหมืองและพัฒนาแหล่งแร่ในเชิงพาณิชย์ต่อไป