地震雲や動物行動が科学的に否定される一方で、地下で実際に起きている物理現象に起因する前兆的な変化も存在します。民間伝承の中には、科学の視点からメカニズムが説明できるものと、誇張されたオカルトが混在しているため、正確な選別が不可欠です。
代表的な事例が井戸水水位変化や水質の濁りです。巨大地震の発生前、震源周辺の地下深部ではプレートの圧力によって岩盤に凄まじい歪みが蓄積されます。この地殻応力の変動に伴い、帯水層が圧迫されたり微細な亀裂が生じたりすることで、地下水位の急激な上昇・下降や、ラドンなどの放射性気体の濃度変化が生じる事例は、阪神・淡路大震災や能登半島地震の学術調査でも実際に観測されています。ただし、地下水は降雨量や周辺工事、日常的な汲み上げ量によっても激しく変動するため、水位の変化単体から地震の発生をピンポイントで特定することは極めて困難です。
また、地鳴り前触れとして語られる現象は、多くの場合「P波（初期微動）」が地表に到達した際、地表面を振動させて空気中に音波（低周波音）として放射されるものです。浅い震源の地震では「ゴゴゴ」という轟音の直後に激しい揺れ（S波）が襲ってくるため、直前の前兆のように体感されます。これは前兆というよりも、すでに地震の破壊が始まっているシグナルそのものです。
近年盛んに研究されている電磁波異常地震の関連性については、岩石が破壊される際に生じるピエゾ効果（圧電効果）によって電磁波パルスが発生する実験室データが存在します。しかし、現代社会の地表空間には送電線、通信基地局、各種電子機器から生じる膨大な人工ノイズが充満しており、地下からの微弱な電磁波シグナルのみを正確に弁別して予測に結びつける技術は、現代の地球物理学をもってしても確立されていません。
