Am Anfang vieler Untersuchungen steht die Arbeit im Gelände. Auffällige Geländeformen werden erfasst, vermessen und kartiert. Topographische Karten, historische Karten, Luft- und Satellitenbilder sowie digitale Geländemodelle helfen dabei, Strukturen auch dort zu erkennen, wo sie durch Bewuchs, landwirtschaftliche Nutzung oder spätere Veränderungen nur noch schwach sichtbar sind. Bereits bei der Erfassung des Kraterstreufeldes wurden solche Verfahren mit systematischen Geländeuntersuchungen verbunden.

Wo die Oberfläche allein keine ausreichenden Aussagen erlaubt, kommen geophysikalische Methoden hinzu. Magnetische Messungen, Geoelektrik, Bodenradar oder andere Verfahren können Strukturen und Materialunterschiede im Untergrund sichtbar machen, ohne diesen vollständig freilegen zu müssen. Bei den Untersuchungen der Donnerlöcher wurden beispielsweise geophysikalische Messungen mit tiefreichenden Aufgrabungen und der Untersuchung der freigelegten Sedimentstrukturen kombiniert.

Eine zentrale Rolle spielt die Untersuchung von Gesteinen und anderen Fundmaterialien. Dünnschliffe unter dem Polarisationsmikroskop machen Veränderungen im Gefüge und in einzelnen Mineralen sichtbar. Raster- und Transmissionselektronenmikroskopie sowie mikroanalytische Verfahren erlauben Untersuchungen bis in den Mikro- und Nanometerbereich und geben Auskunft über Struktur und chemische Zusammensetzung. Bei den Eisensiliziden des Chiemgaus wurden diese Untersuchungen durch EBSD ergänzt. Für die ungewöhnlichen Kohlenstoffmaterialien kamen zusätzlich Raman-Spektroskopie, Röntgendiffraktometrie und Isotopenanalysen zum Einsatz.

Besonders wichtig ist die Verbindung verschiedener Untersuchungsmethoden. Ein einzelner auffälliger Befund lässt häufig mehrere Erklärungen zu. Eine muldenähnliche Geländeform muss nicht zwangsläufig ein Impaktkrater sein, ein geschmolzenes Material nicht zwangsläufig durch einen Impakt entstanden sein. Auch Deformationen, ungewöhnliche Minerale oder geophysikalische Anomalien müssen zunächst in ihrem jeweiligen Zusammenhang untersucht werden.

Deshalb werden die Befunde nicht isoliert betrachtet. Von Bedeutung sind ihre Beschaffenheit, ihre Fundlage, ihre räumliche Verteilung und ihr gemeinsames Auftreten. Dabei besitzen nicht alle Beobachtungen denselben diagnostischen Wert. Schockmetamorphe Veränderungen in Mineralen haben für den Nachweis eines Impakts eine andere Bedeutung als beispielsweise eine auffällige Geländeform oder eine magnetische Anomalie. Gerade deshalb ist es wichtig, unterschiedliche Befundgruppen unabhängig voneinander zu untersuchen und anschließend miteinander zu vergleichen.

Wie weit diese Verbindung verschiedener Methoden reichen kann, zeigen die geoarchäologischen Untersuchungen in Stöttham und Mühlbach. Dort wurden archäologische Fundzusammenhänge mit petrographischen und mineralogischen Untersuchungen verknüpft. In Stöttham konnten dadurch Gesteine mit schockmetamorphen Merkmalen gemeinsam mit Resten menschlicher Artefakte untersucht und in die archäologische Stratigraphie eingeordnet werden. In Mühlbach wiederum verbindet sich der archäologische Befund mit den Auswurfmassen des Tüttensee-Kraters.

Zur wissenschaftlichen Untersuchung gehört auch die Frage, ob ein Befund auf andere Weise entstanden sein kann. Im Chiemgau ist dies besonders wichtig, weil das Untersuchungsgebiet während der Eiszeiten stark geprägt wurde und zahlreiche Geländemulden natürlichen Ursprungs aufweist. Auch anthropogene, also von Menschen bewirkte Prozesse können Gesteine und Materialien verändern oder ungewöhnliche Stoffe in den Boden einbringen.

Solche Alternativen müssen für den jeweiligen Befund geprüft werden. Das bedeutet zugleich, zwischen der Erklärung eines Einzelphänomens und der Erklärung des gesamten Befundzusammenhangs zu unterscheiden. Eine alternative Entstehungsmöglichkeit für ein einzelnes Merkmal erklärt nicht automatisch weitere, räumlich damit verbundene Beobachtungen.

Die Erforschung des Chiemgau Impakts richtet sich deshalb auf beides: auf die genaue Untersuchung der einzelnen Befunde und auf die Frage, wie diese in ihrem räumlichen und sachlichen Zusammenhang zu erklären sind.