Os potenciais espontâneos são potenciais naturais existentes no subsolo, originados pelas atividades eletroquímicas ou mecânicas dos fluídos em subsuperfície. O principio do método baseia-se no fato de que podemos medir uma diferença de potencial entre dois eletrodos fixados no terreno, mesmo na ausência de qualquer campo elétrico criado artificialmente. A água subterrânea é o agente mais importante no mecanismo de geração de SP.
Os potenciais podem estar associados à presença de corpos metálicos, contatos entre rochas de diferentes propriedades elétricas, atividade bioelétrica de materiais orgânicos, corrosão, gradientes térmicos e de pressão nos fluidos de subsuperfície. Em se tratando de prospecção mineral, as anomalias SP são relacionadas à presença de corpos de sulfetos maciços que se comportam como condutores. O fenômeno, neste caso, é explicado por reações eletroquímicas na interface corpo/rocha encaixante nos níveis acima e abaixo do nível freático.
O método do potencial espontâneo em casos ambientais ou de engenharia, tem sua principal aplicação no estudo dos movimentos da água em subsuperfície.
