自从牛顿提出万有引力定律，一切物质之间的互相吸引作用已被公认为普遍现象。
地球是一个质量较大的星体，它对地面上任何一个物体的吸引力，都影响重力大小；但它们不及地球引力的1/200。因此，地面测量的重力，主要反映地球内部的质量分布，并成为研究地下物质分布的重要手段。
重力学在研究地下物质分布方面的贡献，应当首推地壳均衡假说的提出。大约在19世纪50年代，一个英国大地测量队在印度北部进行重力测量。在重力测量中有一项测量叫“重力偏差”，它的原理与木匠师傅手中的铅锤坠线一样。在一般情况下，垂线应该垂直向下；但是，当它靠近一座山时，由于山的质量的影响，该垂线应该向着大山所在的方向偏斜。当时在喜马拉雅山一侧进行测量，发现垂线虽然发生偏斜，然而比预期的数值小很多，仅为预期偏斜的三分之一。这种偏离预期值的现象即重力异常，现在观测值比预期值小，称为重力负异常。
如何解释上述异常现象呢？艾里提出一种均衡或补偿假说。这个假说的大意是：把山脉比喻成冰山，它浮在较重的流体层上，山越高，山侵入流体层越深、侵入的深度与山的高度成比例，并遵从阿基米德原理（山的重量和它排开的流体重量相等）。这就是艾里的地壳均衡或重力均衡假说。
这以后的几十年，地球物理学家在大陆和海洋进行了广泛的测量，都发现有这种重力异常现象。但是，海洋地区与大陆不同，存在的是重力正异常。即其重力测量值比理论值大很多。综合大陆与海洋的重力测量结果，可以看到高山下面有轻物质，深海底下面有重物质。这样一来，地球上层的岩石层则浮在它下面的软流层上，其地壳的下边界（莫氏面）的形状与地面形状像镜子中的像和人一样成镜像对称。因此，人们习惯地称之为“高山有根、根厚-深海有底、底薄”。随着地面上高山变成海底，地壳则由厚层变成薄层。
当然，重力测量的作用不限于此。目前重力测量精度可达几个微伽。可以用重力研究区域地质构造，寻找矿体（煤、盐等），监测地下的物质流动以预测地震等。受地球重力影响的卫星轨道运动变化，还可以揭示地幔深处的物质流动。