Fyzikální principy i postupy měření jsou téměř shodné s metodami používanými v povrchových radionuklidových geofyzikálních metodách. Největším rozdílem je rozdělení měřícího zařízení na hlubinnou a povrchovou část. Hlubinná sonda obsahuje detektor jaderného záření (případně i zdroj záření), zdroj vysokého napětí a první zesilující stupeň. Povrchová část zahrnuje napájecí obvod a blok pro zpracování signálu. Metody jaderné karotáže můžeme rozdělit stejně jako povrchové radionuklidové metody na pasivní a aktivní.
Pasivní jaderná karotáž
Stejně jako radiometrické metody v radionuklidových metodách měří pasivní jaderná karotáž přirozenou radioaktivitu hornin. Patří sem gama karotáž a gama spektrometrie. Pasivní jaderná karotáž je využívána při průzkumu ložisek ropy, zemního plynu, v hydrogeologii, v inženýrské geologii a při průzkumu ložisek radioaktivních těles.
Aktivní jaderná karotáž
Stejně jako v metodách jaderné fyziky zde využíváme ozáření hornin externím zdrojem, díky čemuž můžeme stanovit fyzikální vlastnosti hornin a obsahy prvků. Jedná se o gama - gama karotáž, rentgenfluorescenční karotáž, gama - neutron karotáž, neutron - neutron karotáž a neutronovou aktivační karotáž. Aktivní jaderná karotáž je využívána při průzkumu ložisek ropy, zemního plynu, v hydrogeologii nebo ji lze využít při stanovování obsahu různých prvků.