像任何其他资料采集系统一样，通过地震勘探所获得的原始地震资料也可能存在某种缺陷，如由于震源激发与地震波接收不同步所造成的空炮（未能记录到与某次震源激发有关的地震波形），由于某个或某些检波器不能正常工作所造成的空道（无地震波形记录的空地震道）或异常地震道等。此外，地震资料采集设备与流程不同、地震资料的格式多种多样，为工业化、标准化地震资料处理带来了很多麻烦。因此，在地震资料处理正式开始前，需要对从野外采集回来的原始地震资料进行一系列预处理。
预处理，又称异常处理，其目的是去除地震资料中所存在的由非构造因素所引起的数据异常。从野外采集回来的原始地震资料中存在一些由激发设备不正常所导致的异常的共炮点道集（废炮），同时共炮点道集中也包含着一些由接收设备不正常所导致的异常地震道（废道）。如果不能事先把这些废炮、废道从叠前地震道集中剔除，可能会影响后续的地震资料处理的正确性，导致处理结果失真。此外，原始地震资料的组织形式也与正式处理阶段要求的组织形式不一致，需要对其进行数据格式转换或道集重排，为正式处理做好准备。
地震资料预处理的第一项任务是地震数据解编。现阶段从野外采集回来的地震记录通常有两种组织形式：时序记录和道序记录。时序记录指按采样时间排列的、来自不同检波器的多路地震记录，道序记录指以地震道为单位顺序排列的地震记录。由于时序记录将来自不同检波器的地震波混杂在一起，不利于后续的地震资料处理，因而需要将时序记录转换为道序记录。此外，根据地震勘探仪器的不同，地震记录有多种格式，如SEG－B、SEG－D和SEG－Y等（目前以后两种格式最为常用）。由于SEG－Y格式中的地震道是由含240个关键字的地震道头和延续数秒甚至数十秒的地震波形采样序列组成的，更适合于以地震道为单位的地震资料处理模式，因而通常在处理前需要把非SEG－Y格式的地震数据转换为SEG－Y格式，然后按照先炮后道的顺序依次存放地震记录。在地震资料处理中，按照传统习惯通常将以上操作称为地震数据解编，即对地震数据中各地震道的排列顺序进行重新编排。
SEG－D和SEG－Y格式是石油勘探行业地震数据的主要存储格式，由国际勘探地球物理学家学会（SocietyofExplorationGeophysicists，简称SEG）提出，最初为磁带存储所设计，后来亦广泛用于磁盘存储。标准SEG－D格式由三大部分组成：头段块、数据块和数据追踪块。与SEG－D格式类似，标准SEG－Y格式也包括三部分：第一部分是EBCDIC文件头（3200字节），由40个卡组成，用来保存一些对地震数据体进行描述的信息；第二部分是二进制文件头（400字节），用来存储描述SEG－Y格式的一些关键信息；第三部分是实际的地震道，每条地震道都包含240字节的道头信息和地震道数据。
近年来，随着地震勘探技术的进步，地震资料预处理还需要面对分布式地震仪和可控震源混采所带来的更复杂的情况。如果采用分布式节点地震仪采集，在预处理阶段需要对节点地震仪中的地震记录进行切分，这是因为节点地震仪通常会连续进行记录，记录时间可能持续数十个小时甚至数千个小时，这会导致很多次激发所形成的地震波以首尾相接的方式组合在一起，因而需要对不同激发点的地震波进行分离。此外，最新的地震勘探还采用可控震源混采的方式来提高地震勘探的效率，也就是采用多套可控震源同时激发的方式进行采集，这会导致来自不同激发点的地震波混杂在一起，因而需要以“炮”为单位将来自不同可控震源所激发的地震波分开。
地震资料预处理的第二项任务是地震资料异常识别与清洗。由于受激发、接收条件限制或受各种干扰因素影响，从野外采集回来的地震资料中会包含空炮、废炮、空道、废道、极性反转等异常现象。为了使地震资料处理拥有良好的资料品质，需要从成千上万个地震道中识别出那些存在异常的地震道，然后将其标记出来并采用不同方式对地震道进行剔除或编辑，如去废炮、去废道、极性反转、异常值剔除等。此外，必要时还需要对由于检波器工作不正常造成的瞬变噪声道和单频信号道进行滤波，对地震记录中的强突发噪声和振幅异常值进行压制等。
地震资料预处理的第三项任务是观测系统定义。此处的观测系统类似于地震资料采集阶段的观测系统，都是用于描述激发点和接收点之间的关系的，但它们也存在不同。在地震资料处理中，需要预先定义一个规则的共中心点网格，并将该网格作为后续所有处理步骤的基础。在原始地震资料中，每一个地震道有一个唯一的编号，与该编号对应的地震道的炮点编号、检波点编号、坐标等信息通常记录在地震道的道头中或野外地震勘探班报中。如果这些信息未被记录到地震道的道头中，则需要根据野外地震勘探班报将它们补充到地震道道头中。此外，还需要根据以上信息计算出共中心点的坐标和编号，然后将每一个地震道与共中心点关联起来。观测系统定义是地震资料处理中最基础、最繁琐的步骤之一，特别是当野外观测系统复杂、与设计方案偏差较大、偏离设计位置的炮点和检波点较多时更是如此，因此在观测系统定义时需要有各种质量控制手段进行配合，如绘制各种炮点位置分布图、检波点位置分布图、偏移距分布图、覆盖次数分布图等，以确保各项参数正确无误。
