在石油勘探开发中，测井资料的应用可概括为如下四个方面：
（1）地层评价
以单井裸眼井地层评价形式完成，包括单井油气解释与储集层精细描述两个层次。前者的目的是对本井作初步解释与油气分析，即划分岩性与储集层，确定油、气、水层及油水分界面，初步估算油气层的产能，尽快为随后的完井与射孔决策提供依据。而后者的目的在于对储集层的精细描述与油气评价，主要内容有岩性分析，计算地层泥质含量和主要矿物成分，计算储集层参数：孔隙度、渗透率、含油气饱和度和含水饱和度、已开发油层（水淹层）的剩余油饱和度和残余油饱和度，油气层有效厚度等等，综合评价油、气及其产能，为油气储量计算提供可靠的基础数据。
（2）油藏静态描述与综合地质研究
以多井测井评价形式完成，将多井测井资料同地质、地震、开发等资料结合，作综合分析评价，目的是以油气藏评价为目标，提高对油气藏的三维描述能力，重现储集体的时空分布原貌与模拟。主要内容有：测井、地质（岩心、录井）、地震等资料间的相互深度匹配与刻度；地层和油气层的对比，研究地层的岩性、储集性、含油气性等在纵、横向的变化规律；研究地区地质构造、断层和沉积相以及生、储、盖层；研究地下储集体几何形态与储集参数的空间分布；研究油气藏和油气水分布规律；计算油气储量，为制定油田开发方案提供大量可靠的基础地质参数。
（3）油井检测与油藏动态描述
在油气田开发过程中，研究产层的静态和动态参数（包括孔隙度、渗透率、温度、压力、流量、油气饱和度、油气水比等）的变化规律，确定油气层的水淹级别及剩余油气分布，确定生产井的产液剖面和液入井的吸收剖面以及它们随时间的变化情况，监测产层的油水运动状态、水淹状态、水淹状况以及其采出程度，确定挖潜部位，对油气藏进行动态描述，为单井动态模拟和全油田的油藏模拟提供基础数据，以制定最优的开发调整方案、达到最大限度地提高最终采收率的目的。
（4）钻井采油工程
在钻井工程中，测量井眼的井斜、方位和井径等几何形态的变化，估算地层的孔隙流体压力和岩石的破裂压力、压裂梯度，确定下套管的深度和水泥上返高度，检查固井质量、确定井下落物位置、钻具切割等；在采油工程中，进行油气井射孔，检查射孔质量、酸化和压裂效果，确定出水、出砂和串槽层以及压力枯竭层位等等。