Arkeologiset menetelmät ovat tekniikoita, joita arkeologit käyttävät tutkiessaan menneitä ihmissivilisaatioita. 21. vuosisadalla eri arkeologisiin menetelmiin kuuluu korkean teknologian analyysi arkeologisista kohteista magneettisilla laitteilla, sähköisillä antureilla ja jopa satelliittivalokuvauksella. Erikoismenetelmiä, kuten vedenalaista arkeologiaa, kaupunkiarkeologiaa ja pelastusarkeologiaa, käytetään epätavallisiin paikkoihin sijoitetuille kohteille. Yleisimpiä arkeologisia menetelmiä ovat kuitenkin pyhäinjäännösten, jäännösten ja muiden todisteiden hidas poistaminen satoilta tai tuhansilta vuosilta haudatuilta alueilta. Tämä tekniikka, jota kutsutaan kaivaukseksi, tehdään usein käsin ja siihen liittyy tiukasti tieteellisiä protokollia.
Lukuisia ihmissivilisaatioita oli olemassa ennen tallennetun historian alkua, ja jopa jotkut uudemmat yhteiskunnat eivät jättäneet juurikaan kirjaa uskomuksistaan, historioistaan tai elämäntavoistaan. Kaikki sivilisaatiot jättävät kuitenkin fyysisiä todisteita, mukaan lukien rakenteet ja perustukset, kaupunkien tai maatalousalueiden jätteet sekä hautauskohteet tai muut esineet. Arkeologisia menetelmiä on kehitetty vuosikymmenten aikana löytääkseen mahdollisimman paljon tietoa yhteiskunnista, jotka jättivät tämän todistuksen. Aiemmin arkeologiaa tehtiin joskus ilman paikallisten väestöjen suostumusta, usein miehittävien keisarillisten valtioiden käskystä. Nykyaikana arkeologit yrittävät kunnioittaa isäntähallitustensa lakeja ja mahdollisia yhteyksiä, joita näillä kulttuureilla voi olla muinaisten yhteiskuntien kanssa.
Tietyssä tapauksessa käytetyt arkeologiset menetelmät riippuvat usein paikan sijainnista. Esimerkiksi nykyaikaisissa kaupungeissa sijaitseville kohteille käytetään kaupunkiarkeologiaa; tähän menetelmään kuuluu häiritä ympäröiviä yrityksiä ja koteja mahdollisimman vähän ja koordinoida ponnisteluja kaupungin hallitusten kanssa suojellaksesi aluetta kartoituksen ja louhinnan aikana. Jos sivusto on välittömässä vaarassa tuhoutua kehityksen vuoksi, arkeologit käyttävät nopeampaa menetelmää, jota kutsutaan pelastusarkeologiaksi. Vedenalainen arkeologia edellyttää tutkijoiden tuntevan sukellus- ja uppovarusteet sekä veden vaikutukset maaperään ja esineisiin. Todisteiden hakemista haudatulta alueelta, ehkä tunnetuinta arkeologista menetelmää, kutsutaan geoarkeologiaksi.
Arkeologit tutkivat usein todennäköisen paikan ilma- tai satelliittivalokuvauksen avulla, mikä voi paljastaa kuvioita tai rakenteita, jotka eivät näy maanpinnasta. Lisätutkimuksiin voi kuulua maata läpäisevä tutka, sähköiset anturit ja magneettiset laitteet, kuten metallinilmaisimet. Menetelmää haudatun paikan paljastamiseksi kutsutaan kaivaukseksi; valitettavasti tämä tuhoaa sivuston. Koska niin paljon tärkeää tietoa liittyy esineiden fyysiseen sijaintiin, arkeologit aloittavat kaivaukset vasta, kun muut tiedonkeruumenetelmät on käytetty. Esimerkiksi olemassa olevien paikallisten populaatioiden DNA -testaus voi antaa tietoa siitä, onko muinainen yhteiskunta kuollut, muuttanut vai pysynyt paikallaan.
Kaivauksessa on oma joukko hyvin määriteltyjä arkeologisia menetelmiä. Arkeologit luovat ensin ruudukon ja yksityiskohtaisen kartan, jota kutsutaan paikkasuunnitelmaksi, jotta jokaisen esineen sijainti voidaan dokumentoida tarkasti. Kohteen syvyys maaperän eri kerroksissa voi paljastaa sen iän, prosessia, jota kutsutaan kerrostumiseksi. Kohteet voidaan tunnistaa myös samankaltaisten esineiden olemassaolosta, typologiaksi kutsutusta menetelmästä tai sen ikän kemiallisesta analyysistä, jota kutsutaan radiohiilikuittaukseksi. Arkeologit pitävät erittäin yksityiskohtaisia kirjallisia asiakirjoja tai muistiinpanoja kaikista kaivauksista; tulevat muistomerkit voivat käyttää näitä muistiinpanoja oppiakseen lisätietoja paikasta.