ขนาดของแผ่นดินไหวสามารถวัดได้ด้วยเครื่องวัดความไหวสะเทือน (Seismograph) หลักการโดยสังเขปของเครื่องมือคือ มีตัวโครงยึดติดกับพื้นดินเมื่อแผ่นดินมีการเคลื่อนที่กระดาษกราฟที่ติดอยู่กับโครงจะเคลื่อนที่ตามแผ่นดิน แต่ลูกตุ้มซึ่งมีความเฉื่อยจะไม่เคลื่อนที่ตามปากกาที่ผูกติดกับลูกตุ้มก็จะเขียนกราฟลงบนกระดาษและในขณะเดียวกันกระดาษก็จะหมุนไปด้วยความเร็วคงที่ทำให้ได้กราฟแสดงความสัมพันธ์ของขนาดการเคลื่อนที่ของแผ่นดินต่อหน่วยเวลา
การวัดแผ่นดินไหวนิยมวัดอยู่ ๒ แบบ ได้แก่ การวัดขนาด (magnitude) และการวัดความรุนแรง (intensity)
การวัดขนาดเป็นการวัดกำลังหรือพลังงานที่ปลดปล่อยในการเกิดแผ่นดินไหว ส่วนการวัดความรุนแรงเป็นการวัดผลกระทบของแผ่นดินไหว ณ จุดใดจุดหนึ่งที่มีต่อคน โครงสร้างอาคารและพื้นดิน มาตราการวัดแผ่นดินไหวมีอยู่หลายมาตราในที่นี้จะกล่าวถึงเฉพาะที่นิยมใช้ทั่วไป ๓ มาตรา ได้แก่ มาตราริกเตอร์ มาตราการวัดขนาดโมเมนต์ และมาตราความรุนแรงเมอร์คัลลี
ก. มาตราริกเตอร์
มาตราการวัดขนาดแผ่นดินไหวที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในขณะนี้ ได้แก่ มาตราริกเตอร์ ซึ่งเสนอโดย ชาลส์ เอฟ. ริกเตอร์ (Charles F. Richter นักวิทยาศาสตร์ด้านแผ่นดินไหว ชาวอเมริกัน) ใน พ.ศ. ๒๔๗๘ ริกเตอร์ค้นพบว่า การวัดค่าแผ่นดินไหวที่ดีที่สุด ได้แก่ การวัดพลังงานจลน์ที่เกิดขึ้นในขณะเกิดแผ่นดินไหวริกเตอร์ได้บันทึกคลื่นแผ่นดินไหวจากเหตุการณ์แผ่นดินไหวจำนวนมาก งานวิจัยของริกเตอร์แสดงให้เห็นว่า พลังงานแผ่นดินไหวที่สูงกว่าจะทำให้เกิดความสูงคลื่น (amplitude) ที่สูงกว่า เมื่อระยะทางห่างจากจุดที่เกิดแผ่นดินไหวเท่ากันริกเตอร์ได้หาความสัมพันธ์ทางคณิตศาสตร์ระหว่างพลังงานกับความสูงคลื่นและปรับแก้ด้วยระยะทางจากศูนย์กลางการเกิดแผ่นดินไหว
ML = log A+D
ML ขนาดของแผ่นดินไหว
A ความสูงคลื่นหน่วยเป็นมิลลิเมตร
D ตัวแปรปรับแก้ระยะทางจากศูนย์กลางแผ่นดินไหว ขึ้นอยู่กับสถานที่เกิดแผ่นดินไหว
ข. มาตราขนาดโมเมนต์
การวัดขนาดด้วยมาตราริกเตอร์เป็นที่รู้จักกันอย่างแพร่หลาย แต่วิธีการของริกเตอร์ยังไม่แม่นตรงนักในเชิงวิทยาศาสตร์ เมื่อมีสถานีตรวจวัดคลื่นแผ่นดินไหวมากขึ้นทั่วโลกข้อมูลที่ได้แสดงว่า วิธีการของริกเตอร์ใช้ได้ดีเฉพาะในช่วงความถี่และระยะทางหนึ่งเท่านั้น ใน พ.ศ. ๒๕๒๐ ฮิรู คะนะโมะริ ( Hiroo Kanamori นักธรณีฟิสิกส์ ชาวญี่ปุ่น) ได้เสนอวิธีวัดพลังงานโดยตรงจากการวัดการเคลื่อนที่ของรอยเลื่อน มาตราการวัดขนาดของคะนะโมะริ เรียกว่า มาตราขนาดโมเมนต์ ( Moment Magnitude Scale)
ค. มาตราความรุนแรงเมอร์คัลลี
นอกจากการวัดขนาดแผ่นดินไหวบางครั้งนักธรณีวิทยาใช้มาตราความรุนแรง ( Intensity) เพื่ออธิบายผลกระทบที่แตกต่างกันของแผ่นดินไหว มาตราความรุนแรงที่นิยมใช้กัน ได้แก่ มาตราความรุนแรงเมอร์คัลลี ( Mercalli Intensity Scale) ซึ่งมาตราความรุนแรงเมอร์คัลลี กำหนดขึ้นครั้งแรกโดย กวีเซปเป เมอร์คัลลี ( Guiseppe Mercalli ชาวอิตาเลียน นักวิทยาศาสตร์ด้านแผ่นดินไหวและภูเขาไฟ) ใน พ.ศ. ๒๔๔๕ และต่อมาปรับปรุงโดยแฮร์รี วูด ( Harry Wood นักวิทยาศาสตร์ด้านแผ่นดินไหว ชาวอเมริกัน) และแฟรงก์ นิวแมนน์ ( Frank Neumann นักวิทยาศาสตร์ด้านแผ่นดินไหว ชาวอเมริกัน) ใน พ.ศ. ๒๔๗๔ มาตราความรุนแรงเมอร์คัลลี จัดลำดับขั้นความรุนแรงตามเลขโรมันจาก I-XII