La vigilancia de volcanes se hace midiendo instrumentalmente la actividad sísmica, la deformación, la emisión de gases y temperaturas anómalas, complementado la información obtenida con la observación directa.
La observación directa: hay fenómenos fácilmente observables como ruidos, leves movimientos sísmicos, aparición de fumarolas, contaminación de aguas con gases volcánicos, variación del nivel de los pozos de agua. Desde los inicios de la antigüedad el hombre ha hecho seguimiento de los fenómenos volcánicos y tenemos constancia de la observación de los fenómenos volcánicos, recogidos en textos clásicos, por ejemplo las erupciones de Santorini (Grecia) y la evacuación anticipada de Pompeya y Herculano (Italia).
Vigilancia sísmica: el seguimiento de la actividad sísmica es la más antigua de las técnicas de vigilancia de volcanes, los primeros instrumentos para el estudio de los temblores del Vesubio son de finales del siglo XVIII. La instrumentación consiste en la instalación de un sismómetro, añadiendo otras técnicas de vigilancia a medida que las posibilidades económicas lo permiten. Cada vez hay más volcanes instrumentados, hecho que se debe al mayor desarrollo que presenta la sismología a todas las universidades y centros de investigación, al menor coste aparente de la instrumentación sísmica y la mayor facilidad para realizar un análisis elemental de los datos obtenidos.
Control de la deformación: es otra de las técnicas de vigilancia de volcanes más extendidas y eficaces. Es especialmente útil en volcanes en los que las características del magma puedan provocar grandes deformaciones en los edificios. Un magma muy fluido produce una deformación mínima ya que se puede mover fácilmente por fracturas de pocos centímetros de anchura, salvo en los casos donde interviene un gran volumen de magma, situación que provocaría deformaciones apreciables. Por el contrario, un magma viscoso deberá abrir conductos muy amplios, incluso de cientos de metros para moverse y las deformaciones serán enormes. Hay que tener presente que la deformación varía con la distancia y sólo muy cerca del centro de emisión alcanza valores importantes. Las técnicas para la medición de la deformación utilizan aparatos como el teodolito, nivel, distanciómetro, inclinómetro e imágenes de satélite.
Los gases: cuando el sistema volcánico evoluciona, se produce un desequilibrio en la composición de los gases, este desequilibrio es el indicador de la actividad. Los gases procedentes del magma circulan por el sistema de fracturas, interaccionando con los diferentes acuíferos y saliendo a la superficie en forma de fumarolas o fuentes termales. El SO2 y el CO2 se consideran los componentes más significativos de la presencia de magma. Para obtener información completa sobre la composición del gas volcánico, la única manera consiste en realizar un muestreo directo de las fumarolas, analizándolo posteriormente en el laboratorio mediante las técnicas químicas habituales. Se han desarrollado instrumentos que permiten medir gases concretos a distancia de manera automatizada y que son especialmente útiles en las fases de reposo o pre-eruptiva. Otra técnica consiste en analizar los gases disueltos en las aguas procedentes del volcán, tanto superficiales como en acuíferos.