La prospección, la excavación y la preservación de los yacimientos son fases importantes del proceso de investigación arqueológica subacuática. En la arqueología subacuática se aplican diversas ciencias arqueológicas: el estudio de la historia y los escritos relacionados con acontecimientos históricos; física, ciencias de la información y química; antropología cultural, que estudia las distintas culturas y su variación y examina el impacto de los intercambios entre ellas; dendrocronología, que sirve para datar la madera; la arqueobotánica y la arqueozoología, que sirven para comprender la materia vegetal y animal (por ejemplo, para la identificación de muestras de polen, semillas o esqueletos de animales); análisis de concreciones mediante rayos X para analizar su interior o poder ver inscripciones; geología, que proporciona información sobre los movimientos del suelo que han transformado un yacimiento o bien sobre los cambios en el nivel del mar, la erosión o la deposición del material sedimentario.

Protección de yacimientos
El acceso a los pecios de navíos naufragados y a las ruinas submarinas se ha incrementado en los últimos años. Aunque para realizar excavaciones subacuáticas resulte necesario contar con un equipamiento profesional y unos conocimientos avanzados, los yacimientos arqueológicos se encuentran al alcance de los cazadores de tesoros. Por este motivo, hay que protegerlos a través de medidas prácticas y de control. Sin embargo, para que esta protección resulte efectiva hay que elaborar directrices y normas de trabajo. El objetivo de la protección de los yacimientos arqueológicos subacuáticos es controlar los daños provocados por la intrusión humana y los factores ambientales.
La realización de prospecciones es vital para cualquier programa de protección de yacimientos, puesto que permite aumentar el conocimiento del patrimonio existente y elaborar un inventario, lo cual resulta imprescindible para desarrollar un plan de protección efectivo. Antes de proceder a la recuperación del patrimonio cultural subacuático, la Convención de la UNESCO de 2001 recomienda plantearse la opción de protegerlo in situ, es decir, en su emplazamiento original. Dar prioridad a esta opción no significa que se descarte la recuperación, sino que se recomienda llevarla a cabo únicamente por motivos científicos, es decir, en caso de que pueda contribuir de manera significativa al conocimiento o la protección del patrimonio cultural subacuático. Tratar en un laboratorio los objetos empapados de agua puede requerir tiempo y dinero, además de generar siempre el riesgo de que el material se deteriore. Con frecuencia, los museos carecen del espacio y las condiciones necesarias para albergar objetos de madera o metal de gran tamaño recuperados de pecios o ruinas sumergidas. No se puede garantizar la autenticidad, contexto e integridad de un yacimiento si se han extraído objetos. El significado específico del patrimonio como testimonio de un acontecimiento histórico, así como el atractivo del entorno subacuático, se preservan mejor mediante la conservación in situ.

Supervisión y protección física
La delimitación de los yacimientos mediante boyas, algunas de ellas con sónar, y las supervisiones por satélite, permiten vigilarlos desde superficie. Aunque no sean objeto de excavaciones ni intrusiones, los yacimientos corren el riesgo de sufrir daños a causa del impacto del oxígeno y de las agresiones de organismos y elementos químicos presentes en el agua. Entre los procesos de degradación inmediata de un objeto o estructura que pueden provocar incluso su destrucción total y absoluta figuran la infiltración en los poros, la corrosión, la colonización por parte de las algas y la erosión. Una vez realizadas la prospección, la evaluación y el inventario de un yacimiento, es posible que, ya sea por su importancia o por su fragilidad, éste necesite protección de las intrusiones o la degradación. Por ello a veces conviene procederlos a cubrirlos con arena, sacos, lonas y redes, vallas de metal o jaulas y urnas protectoras.

Amenazas
Hoy en día, los pecios de navíos y las ruinas subacuáticas están cada vez más amenazados. Aunque para realizar excavaciones bajo el agua resulta imprescindible contar con equipamiento profesional y unos conocimientos avanzados, este patrimonio ha pasado a estar al alcance de los cazadores de tesoros. Así pues, los objetos recuperados corren el riesgo de dispersarse, pero también de deteriorarse por falta de conservación. El aumento de la accesibilidad facilita la comprensión del patrimonio cultural subacuático por parte de los arqueólogos y su disfrute por parte del público, pero también puede derivar en saqueos y daños provocados por buceadores desconsiderados. Un gran número de yacimientos arqueológicos subacuáticos ha sido objeto de expolio. La explotación y la venta de los objetos que se encuentran en ellos recuerdan lo que sucedió hace siglos en numerosos yacimientos arqueológicos situados en tierra firme. En los últimos 30 años, más de 160 grandes navíos han sido explotados a gran escala con fines comerciales. A raíz de esta explotación se han recuperado y vendido hasta 500.000 objetos por pecio y se ha destruido por completo el casco de los navíos en cuestión. Sin embargo, aún ha sido mayor la cantidad de robos y saqueos, así como los daños, cada vez más frecuentes, que los buceadores irresponsables provocan tanto en los pecios como en los yacimientos.

Construcción y pesca de arrastre
Existe el riesgo de que las redes y los dispositivos de pesca de arrastre se enganchen en yacimientos que forman parte del patrimonio cultural subacuático, lo cual puede provocar el desplazamiento o el arrastre de determinados elementos por el fondo marino y dañar el yacimiento o dejarlo al descubierto. A fin de evitar que esto se produzca, existe la posibilidad de instalar boyas y crear parques de protección, si bien estas acciones sólo permiten proteger los yacimientos que ya se conocen. Las obras de infraestructuras (como por ejemplo la construcción de puertos, las operaciones de dragado, la instalación de conductos y la extracción de petróleo o minerales) también pueden provocar daños en los yacimientos. Esto fue lo que ocurrió en el pecio de Oranjemund (Namibia) y el pecio del Mardi Gras en la costa de Luisiana. Asimismo, los arqueólogos alemanes que trabajaban en la barrera de pecios situada cerca de Greifswaldse se vieron obligados a tomar medidas especiales para protegerla.

Influencia del entorno
Los yacimientos arqueológicos sumergidos no sólo están amenazados por las actividades humanas, sino también por los cambios en el entorno que provocan los terremotos, las tormentas, las variaciones de temperatura, los cambios de las corrientes o la erosión de las costas. Habitualmente, un yacimiento enterrado bajo sedimentos alcanza un estado anaeróbico estable con niveles bajos de oxígeno y luz en el cual se ralentiza el proceso de degradación de la materia provocado por factores químicos, físicos y biológicos. Ello no obstante, hay que tener en cuenta amenazas físicas, biológicas y químicas del entorno.