Met een proefsleuvenonderzoek wordt op een steekproefgewijze methode onderzocht of er in de ondergrond archeologische resten aanwezig zijn. Dit kan gaan om kuilen en paalkuilen dan wel om vondstconcentraties. De sleuven worden ontgraven door een graafmachine met gladde bak. Een proefsleuvenonderzoek wordt uitgevoerd door een projectleider-archeoloog, een archeoloog en een bodemkundige.

Een proefsleuvenonderzoek kan enkel worden uitgevoerd op terreinen die vrij zijn. Indien er nog gebouwen of begroeiing aanwezig is dan  moeten de vereisten aan een proefsleuvenonderzoek worden weergegeven in een programma van maatregelen. Wanneer een terrein deels bebouwd/begroeid is en deels braak is, moet voor de vergunningsaanvraag het proefsleuvenonderzoek plaats grijpen op het toegankelijke deel, de rest wordt onderzocht na het verkrijgen van de vergunning wat beschreven wordt in het programma van maatregelen.

Bij proefsleuven is er een duidelijk onderscheid tussen onderzoeken uitgevoerd binnen historische kernen en buitengebied. Waar in het buitengebied meestal met een sleuvenconfiguratie wordt gewerkt en er meestal 1 onderzoeksvlak noodzakelijk is wordt in een historische kern meestal gewerkt met proefputten. De stratigrafische complexiteit bepaalt het aantal onderzoeksvlakken. Doordat er sprake is van meerdere onderzoeksvlakken moet een vlak volledig opgegraven worden alvorens er verdiept kan worden naar een volgend onderzoeksniveau. In buitengebied wordt altijd minstens 12.5 % van een terrein onderzocht, in een stratigrafisch complexe omgeving wordt het aantal werkputten en de grootte ervan bepaald door de vraagstelling van het onderzoek.