自然伽马测井将核技术应用于井中测量， 根据岩石及其孔隙流体的核物理性质，研究井的地质剖面，勘探石油、煤以及金属、非金属矿藏，研究石油地质、油井工程和油田开发的核地球物理方法，又称发射性测井。
自然伽马测井常见的核测井有三种：一是自然伽马能谱测井。深藏于地层中的铀、钍、钾是天然发射性元素，都能“发光”，但它们发射的光子能量不同，就像三盏具有不同光谱的灯，各有各的能谱。
自然伽马测井用于测井领域，可对井壁进行连续扫描，也可对任意水平进行横向扫描，给出井筒竖直剖面、水平断面、井筒有效断面、井筒偏斜距离等技术资料的仪器。