Vor der eigentlichen CO₂-Speicherung müssen die potenziellen Speicherorte zunächst gefunden und genau erkundet werden. Neben der generellen Zugänglichkeit einer Speicherstätte wird diese hauptsächlich auf die Aufnahmekapazitäten, die Beschaffenheit des Gesteins sowie auf ihre Sicherheit inklusive der darüber liegenden Schichten überprüft.

Für eine genaue Erkundung, auch Exploration genannt, sind verschiedene Verfahrensschritte notwendig. Zunächst wird mit Hilfe eines Screenings nach geeigneten Gesteinsformationen gesucht. Ist ein potenzieller Speicherort gefunden, folgen Machbarkeitsstudien zur technischen, geologischen, finanziellen als auch rechtlichen Umsetzung der CO₂-Speicherung. Diese Studien liefern wichtige Aufschlüsse über die Dichte der Deckschicht und über die chemische Zusammensetzung des Gesteins.

Im Anschluss folgen ausführliche Untersuchungen des Untergrunds, seismische Messungen und Aufschlussbohrungen. Bei dem Seismik-Verfahren werden mit Hilfe spezieller Vibratoren oder kleiner flacher Sprengladungen Schallwellen erzeugt, die von den verschiedenen Schichten des Untergrunds je nach Beschaffenheit unterschiedlich reflektiert werden. Diese Signale werden von sogenannten Geophonen aufgenommen, digital gespeichert und anschließend in großen Rechenanlagen ausgewertet. Diese liefern die Basis für detailgenaue Karten des tiefen Untergrunds und potenzieller Speicherstätten. Mit 3-D-seismischen Untersuchungen können die Gesteinsformationen bis zu Tiefen von 10.000 Metern erforscht werden.