Basierend auf der 1963 von der Bundesanstalt für Bodenforschung (heute Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe) abgegebenen Empfehlung zur Endlagerung in Steinsalzformationen und dem 1974 von der Bundesregierung vorgestellten Konzept des "Integrierten Nuklearen Entsorgungszentrums" (Wiederaufarbeitung abgebrannter Brennelemente, Brennelementfabriken, Einrichtungen zur Behandlung aller Arten radioaktiver Abfälle und die Endlagerung aller Arten von radioaktiven Abfälle an einem Ort) wurden in einer Machbarkeitsstudie acht Standorte untersucht. Im Jahr 1975 wurden drei ausgewählt, die im Auftrag des Bundes in einem dreijährigen Forschungsprogramm vergleichend untersucht werden sollten. Parallel zur Erkundung an den drei Standorten seitens des Bundes wurde im Mai/Juni 1976 von der Landesregierung Niedersachsen eine interministerielle Projektgruppe zur Standortsuche für ein nukleares Entsorgungszentrum eingesetzt. Von 140 untersuchten Salzstöcken blieb in der letzten Phase als alleiniger Standort Gorleben übrig.

Die Arbeiten zur Erkundung des vom Land Niedersachsen vorgeschlagenen Standortes Gorleben begannen am 17. April 1979. Zuerst erfolgte eine Standorterkundung von über Tage aus zur Festlegung der Lage für zwei Schächte und zur Erstellung eines standortspezifischen hydrogeologischen Modells. Dieses ist erforderlich, um die Barrierewirkung des Deck- und Nebengebirges des Salzstockes bewerten zu können.

Ergebnisse zum Standort Gorleben wurden von der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) in einem zusammenfassenden Zwischenbericht im Mai 1983 veröffentlicht. Der Bericht kam zu dem Schluss, dass eine Eignung des Standortes für die Endlagerung der vorgesehenen radioaktiven Abfälle erwartet werden kann und enthielt eine Empfehlung an die Bundesregierung, die untertägige Erkundung des Salzstockes in Angriff zu nehmen. Im Juli 1983 stimmte die Bundesregierung der untertägigen Erkundung des Salzstockes zu. Nach der Wiedervereinigung der beiden deutschen Staaten wurde auch ein übertägiges Standortuntersuchungsprogramm auf dem in der ehemaligem DDR gelegenen Gebiet nördlich der Elbe durchgeführt. Die Feldarbeiten begannen im April 1996 und endeten im November 1998 mit einem Großpumpversuch.

Nach vorbereitenden Arbeiten begann die untertägige Erkundung mit dem Abteufen der beiden Schächte des Erkundungsbergwerkes im Oktober 1986 mit  Schacht 1 bzw. im April 1987 mit Schacht 2. Ab Oktober 1996 erfolgte dann der Durchschlag zwischen den beiden Schächten auf der 840-m-Erkundungssohle und die Auffahrung des Infrastrukturbereiches. An diesen schließt sich nach Nordosten der durch Strecken umfahrene sogenannte Erkundungsbereich 1 an. Dieser Bereich wurde durch geotechnische Messungen und geologische Kartierungen intensiv erkundet. Der Zwischenbericht von 1983 der zur Festlegung der untertägigen Erkundung diente wurde 1990 fortgeschrieben, weil die Datenauswertung zur Standorterkundung dann soweit abgeschlossen war. 1996 erfolgte eine Aktualisierung mit dem Ziel, die Öffentlichkeit über die zwischenzeitlich gewonnenen Erkundungsergebnisse und den Stand der Eignungsbewertung zu informieren.

Wie zwischen der Bundesregierung und den Energieversorgungsunternehmen am 14.06.2000 zur geordneten Beendigung der Kernenergienutzung vereinbart, begann am 01.10.2000 die Unterbrechung der untertägigen Erkundung des Salzstockes in Gorleben für 3 bis 10 Jahre (Moratorium). Dieser Zeitraum soll zur zügigen Klärung konzeptioneller und sicherheitstechnischer Fragestellungen zur Endlagerung genutzt werden. Hierzu zählen u. a. - die Beherrschung der Gasbildung, die durch die Korrosion der Behälter und die Zersetzung der Abfälle auftritt und die Eignung von Salz als Wirtsgestein im Vergleich zu anderen Gesteinen wie Ton und Granit.

Weiterhin hat das BMU den Arbeitskreis Auswahlverfahren Endlagerstandortsuche (AkEnd) eingerichtet, mit dem Auftrag ein nachvollziehbares Verfahren für die Suche und die Auswahl von Endlagerstandorten zu entwicklen. Mit seinem Abschlussbericht legte der AkEnd im Dezember 2002 eine Empfehlung zu einem derartigen Auswahlverfahren vor. Die erforderlichen geowissenschaftlichen Datengrundlagen für die Abprüfung von Ausschlusskriterien, Mindestanforderungen und Abwägungskriterien der AkEnd-Empfehlung wurden im Auftrag des BfS bundesweit bewertet. Dabei wurden sämtliche für die Endlagerung radioaktiver Abfälle in Frage kommenden Wirtsgesteintypen berücksichtigt.

Zur Sicherstellung des Standortes Gorleben vor Maßnahmen, die eine Fortsetzung der Erkundung erschweren könnten, hat die Bundesregierung im August 2005 die Gorleben-Veränderungssperren-Verordnung erlassen. Durch die Veränderungssperre ist ein Planungsgebiet festgelegt worden, in dem wertsteigernde oder die Standorterkundung erheblich erschwerende Veränderungen nicht vorgenommen werden dürfen.

Die Regierungskoalition von CDU/CSU und FDP hat in ihrem Koalitionsvertrag vom 24.10.2009 erklärt, das Moratorium zur Erkundung des Salzstocks in Gorleben aufzuheben. Die Erkundungsarbeiten sollen ergebnisoffen wieder aufgenommen werden. Außerdem soll eine International Peer Review Group begleitend prüfen, ob Gorleben den neuesten internationalen Standards genügt. Der gesamte Prozess soll öffentlich und transparent gestaltet werden. Auf dieser Grundlage erarbeitet das BfS derzeit ein Konzept, wie die weitere Erkundung von Gorleben und die Suche nach einem Endlagerstandort erfolgen soll. Es wird Grundlage für weitere Entscheidungen der Politik sein.

Gorleben ist nach wie vor ein Erkundungsbergwerk und kein Endlager. Ob sich der Standort Gorleben als Endlager für radioaktive Abfälle eignet, kann derzeit noch nicht beurteilt werden, dafür sind noch umfangreiche Arbeiten nötig. Eine Aussage zur Eignung wird mit dem Planfeststellungsbeschluss im atomrechtlichen Genehmigungsverfahren getroffen. Allerdings hat das Bundesamt für Strahlenschutz im Zusammenhang mit der Diskussion über ein Standortauswahlverfahren für ein Endlager für hoch radioaktive Abfälle mehrfach festgestellt, dass die Kosten in Gorleben höher sind, als es allein für eine Erkundung im Rahmen eines solchen Verfahrens notwendig ist. Die Anlagen sind für den Fall der nachgewiesenen Eignung im Hinblick auf ihre spätere Nutzbarkeit bzw. Ausbaufähigkeit für das geplante Endlager ausgelegt worden. Dies betrifft insbesondere die beiden Schächte, die Größe der Salzhalde sowie die Größe der Außenanlage und der Gebäude.

Um die Methoden zum sicherheitsanalytischen Vergleich von Standorten mit verschiedenen Wirtsgesteinen weiter zu entwickeln, wurde vom BfS das Projekt VerSi begonnen.