Este artigo apresenta uma revisão crítica de tendências na área de investigação geotécnica de maciços naturais, descrita com o objetivo de subsidiar a definição de atividades estratégicas e locação de recursos aplicados à obras de engenharia civil. São duas as finalidades desta publicação: (a) identificar as inovações tecnológicas (e gargalos) para aumento da eficiência das técnicas de investigação em depósitos naturais e (b) descrever novos métodos de interpretação de ensaios que, por sua racionalidade, aumentam a confiabilidade na estimativa de parâmetros geotécnicos representativos do subsolo. Ênfase é dada a ensaios in situ que estão presentes na caracterização do ambiente natural de todas as obras correntes. Exemplos de casos são apresentados para ilustrar as técnicas descritas, dando-se ênfase à caracterização do meio físico e à previsão do comportamento tensão-deformação-resistência de diferentes geo-materiais.