マルチビーム測深機は、海底の深さを測定するために使われます。船の底から音波（音響ビーム）を発射し、音波が海底にぶつかってはね返ってくるまでの時間を測り水深を計算します。船は左右の海中に扇形に複数の音波を発射しながら航行するため、陸地の航空写真測量のようにかなりの幅をもった海底を帯状に隙間なく測深できます。

この測深機は、次のような利点をもっています。

• 海底を面的に測量するので、作業効率が良く地形を正確にとらえることができる。
• 音響ビームが鋭いので細かい地形がわかる。
• デジタル測量なので、コンピュータを用いて測量現場でリアルタイムにデータの処理を行い、測量と同時に海底地形図を作成することができる。

このため、近年マルチビーム測深機は広く使われるようになり、技術的にも実用の面でも著しい進展を遂げています。

水深は、音波を発信してから海底ではね返って戻るまでの時間を計測して求められます。水深値はおおむね下の式によって計算することができます。

水深＝(音波の片道伝搬時間)×(海中に伝わる音波の速さ)×cos(ビームの傾斜角)
現在、マルチビームは浅海用から深海用のものまで12kHz～500ｋHzの周波数の音波を使ったさまざまな機種が開発されています。調査目的と調査深度によって、異なる周波数の音波を使用するからです。たとえば、大陸棚等の海域を測深する場合には、100～200kHzの周波数を用います。そして150本前後のビームを発射し、0.5度の分解能で、水深の約３倍の探査幅をカバーします。浅海から超深海である11,000mの海域を測深する場合には、12ｋHz前後の周波数を用います。この時は、約120本のビームをもち、２度前後の分解能で、水深の３倍までの探査幅をカバーします。