地下工程在规划、设计、施工、竣工及经营管理各阶段所进行的测量工作，包括铁路隧道、道路隧道、城市地下铁道、地下防空建筑群、地下电站、水工隧洞、航运隧道、舰艇掩蔽隧洞、飞机掩蔽隧洞、地下油库、地下仓库、地下工厂等的工程测量。
地下工程规划设计、施工阶段,视工程规模的大小和建筑物所处的地下深度,需要使用已有的各种大、中比例尺地形图,或测绘专用地形图。地形图测绘范围,除满足主体工程和附属工程的设计需要外，还应考虑在岩体掘空后,地面沉陷、岩体移动以及地下水渗入的可能影响范围。测图比例尺,对大型地下工程,规划阶段为1:5000～1:25000；初步设计阶段为1:1000～1:5000;施工设计阶段为1:200～1:1000。对小型地下工程,初步设计和施工设计用图常一次测绘,比例尺采用1:500～1:2000。此外，还要测绘必要的纵、横断面图以及地质剖面图等。
在施工阶段，配合施工步骤和施工方法，进行施工控制测量以及建（构）筑物的定线放样测量，保证地下工程按照设计正确施工。
地下工程施工控制测量 分为地面控制和地下控制两部分，并将两部分联测，形成具有统一坐标和高程系统的控制网。如果通过竖井施工，要进行井上、井下的平面和高程联系测量。平面联系测量是通过井筒进行联系三角形测量，将地面近井控制点的平面坐标和方向传递到井下平面控制点上，作为井下导线的起算坐标和起算方向。单井平面联系测量通常采用重锤投放两条钢丝，测定垂线投放点的坐标和投点连线的坐标方位角，地下导线即由此传算。近代已逐步采用光学投点仪、激光垂准仪和陀螺经纬仪定向的方法代替上述几何联系测量。如有已掘成的两个竖井，彼此有坑道连通，则可通过井下导线连接两个竖井的投点，进行两井定向测量。高程联系测量通常采用吊垂线法、长钢尺法或长钢丝法，近代则采用电磁波测距仪测深的方法。地面控制测量和地下控制测量所用仪器、工具（尤其丈量工具），应进行检定，取得一致的标准。
地面平面控制一般采用导线、测角网、测边网或边角网。高程控制一般采用水准网或电磁波测距三角高程控制网（见工程控制测量）。
地下控制测量从各洞口或井口引进，随坑道掘进而逐步延伸。地下控制网的形状和测量方法，依坑道的形状和净空的大小而定。平面控制一般多采用导线或狭长的导线网。在地下导线中，采用能够保证设计精度的陀螺经纬仪，加测一边或数边的陀螺方位角，可减少横向贯通误差的积累。小型地下工程常采用中线控制。高程控制一般采用水准测量或电磁波测距仪测高。地下所设的控制点比较容易产生位移，在使用前应予检测。
地下工程的定线放样 主要根据施工中线和施工水准点进行。先根据施工中线和水准点放样出开挖断面的中心点,布置炮眼进行钻爆,或以掘进机械进行开挖。近代已用激光导向的方法操纵掘进机械的进程。待洞体成型或部分成型后，即根据校准的中线放样断面线，进行衬砌。隧道（洞）、坑道贯通以后，施工中线即可对接，此时要测算坑道横向、纵向、高程和方向的贯通误差，并进行调整。在放样精度要求较高时，贯通误差调整前，应先进行贯通测量，亦即将相向开挖两洞口附近的洞外控制点（或洞内贯通面两侧的导线控制点）连成贯通导线或贯通水准线路，重新施测并加以平差。在允许调整的范围内,所有重要放样工作,都以平差后的坐标和高程作为调整施工中线和放样的依据。地下工程衬砌后，要进行断面测量，核实净空。对于洞室、地下油库等还要进行实际库容的测算。
地下工程竣工测量 地下工程竣工后要测制竣工图和记录必要的测量数据，在经营管理阶段还要进行地下工程的设备安装、维修、改建、扩建等各种测量工作。
地下工程施工时，因岩体掘空，围岩应力发生变化，可能导致地下建筑及其周围岩体下沉、隆起、两侧内挤、断裂以至滑动等变形和位移。因此，必要时，从施工前开始，直到经营期间，应对地面、地面建筑物、地下岩体进行系统的变形观测，以保证安全施工，鉴定工程质量，开展相应的科学研究工作（见地面沉降和水平位移观测）。