相对于其他科学领域，对地震的科学研究刚起步50多年，科学家对地球内部的认识还停留在很初级的阶段。

地震的成因非常复杂。科学家曾经尝试在实验室里模拟地震，但这种实验是基于特殊条件下进行的，而现实情况要复杂的多，科学家们并不知道在很深的地壳下究竟会发生什么，目前地壳的研究只能通过钻机钻地12公里，而地震多数发生在地下15公里。在很多情况下，科学家无法直接观察地震孕育发生的全过程，但猜测地震发生前，断层可能会经历一个变化的过程。然而，在地表只能凭借有限的仪器设备捕捉地壳内部结构和状态变化的间接信息，它们并不能灵敏地捕捉到信息，每次地震像是瞬间发生的。

 人类对地质观察的知识和数据积累并不全面和系统，很多地震周期跨越几千年，但很多地方的地质学家只积累了100年左右的数据，虽然有的根据现有数据，提供了特定规模的地震在未来数年到数十年之间发生在某区域的机率，对某些区域的地震预报有实用价值，然而这些技术的可靠性既未确立，也无法重制，很难建立起具有实际指导意义的模型。

未能准确判断出一次地震发生的时间、地点和规模，科学家试图找到地震发生的前兆。但目前为止还没有哪种现象被证实一定会发生在其他地震之前。虽然现在科学家可以结合一些监测数据和自然现象来分析哪些迹象和地震有关，关联度有多大，初步得出了一些小的结论，但仍然停留在很初级的研究阶段，并没有证实具有普遍性，只有研究价值没有应用价值。

 即便对地球结构有了更深入的了解，也搜集出了更多的数据，有些科学家认为问题仍然存在：单个地震具有固有的不可预测性。

科学家认为，可预测的大地震一定是特定物理状态导致的不寻常事件。但地球处于一种自组织的临界状态，任何小地震都有可能引发大地震。这一观点得到观测结果的支持。根据观测，除了规模最大的地震外，地震规模或者说震级的分布是恒定的。在自组织的临界状态，震级的这种恒定性普遍存在。任何特定的小地震是否会升级为大地震取决于一个面积巨大的区域内的大量物理条件的微小细节，而不仅仅是断层临近地区。地震破裂是一个非线性动力学过程，对未知初始条件高度敏感，因此大幅降低了可预测性。单个大地震的预测需要了解所有这些细节并且达到很高的准确度，而具备这种能力短期内是不可能的。目前还没有一项定量理论能够通过分析这些数据预测单个地震。