まず全国で地層処分の処分場を引き受けてくれる地域を募ります。そのうえで次のような調査が行われます。その後以下のようなことを行います。
1、文献調査：地質図などの文献を見て過去の記録を確認し、火山、活断層、 隆起・侵食などがあるか調査します。
2、概要調査：ボーリング調査などを行うことで坑道を掘る際に支障がある場所や、岩盤中の破砕帯や地下水の流れが地下施設に支障をきたすのかどうか調査します。
3、精密調査：地下に建設する調査坑道を使って調査・試験を行い物理的性質（岩石の強度など）や化学的性質（phなど）などを調べ、地下水の性質や岩盤の特性が地層処分に適しているのかどうかを調査します。
各段階で、「サイト調査」→「設計」 →「安全性の確認」を繰り返し処分地予定の市町村長や都道府県知事の意見を聞きながら進めていきます。
サイト調査：処分地選定のための調査に基づき、地震や火山などの自然災害の影響がないところを絞ります。
設計：人工バリアや施設の設計を行います。
安全性の確認：サイト調査や設計の結果から安全が確保できるかどうかを確認します。
ここで安全性が確認できなければ「サイト調査」あるいは「設計による対応」を行います。それでも安全が確保できなければ、その場所は地層処分に不適と判断します。