Le stockage économiquement intéressant de grands volumes de gaz ou de liquides est parfois possible dans des structures géologiques souterraines. Deux différents types  de stockages souterrains doivent être distingués : les formations rocheuses présentant une porosité inhérente élevée (porosité de stockage du réservoir), qui sous certaines conditions se trouvent sous forme de structures permettant de piéger les liquides ou gaz à stocker, ou les cavernes obtenues par minage ou dissolution de formations géologiques salifères épaisses, en particulier dans certains dômes de sel qui se créent parfois en profondeur.  Si les propriétés physiques des niveaux de sel assurent l’étanchéité de ces réservoirs, les autres types de stockages, qui offrent naturellement une grande porosité (tels que certains calcaires ou certains grès) ne peuvent être utilisés que s’ils sont couverts par un niveau imperméable qui fait office de barrière (piège structural).  Les anciens champs gaziers et pétroliers exploités par le passé mais maintenant épuisés sont les sites les plus couramment utilisés pour le stockage souterrain. Cette solution est particulièrement intéressante car la conversion d’un site de  production en un site de stockage permet de profiter des puits et des infrastructures déjà existants.

Jusqu'à récemment, les capacités de stockage existantes ont principalement permis de gérer les fluctuations saisonnières de la demande en gaz en fonctionnant comme un tampon stratégique qui permet d’atténuer les oscillations de prix et de disponibilité sur le marché. Sur les anciens champs gaziers et pétroliers du bassin molassique allemand et autrichien, 13 usines de stockage de gaz sont actuellement en fonctionnement, et gèrent une proportion importante du volume total de gaz consommé en Allemagne et en Autriche. D'autres sites sont en cours de développement.

De nos jours, l'utilisation accrue des potentiels de stockage souterrain fait également partie de différents scénarios de réduction des émissions de gaz à effet de serre. En effet, on peut imaginer stocker les surplus d’énergies renouvelables produits à certains moments en injectant dans le terrain, sous une forme transformée, l’énergie produite. Ces nouvelles possibilités de stockage permettraient de gérer les problèmes rencontrés à cause de l'intermittence du vent et du solaire, où il n’y a parfois pas de concordance entre les capacités de production et les besoins des consommateurs. Dès lors, l’électricité produite à certains moments par les installations solaires ou éoliennes pourrait permettre la production d’hydrogène ou d’air comprimé, qui pourraient être temporairement stockés dans le sous-sol et réutilisés comme source de production d’électricité en temps opportuns. En outre, le stockage géologique du CO₂ de l’atmosphère dans les structures appropriées du sous-sol (CSC) peut grandement contribuer à la lutte contre les changements climatiques par la réduction des gaz à effet de serre. Ainsi, le sous-sol profond ne doit plus seulement être imaginé pour les usages classiques qu’on lui connait déjà (eau souterraine, pétrole, gaz) mais aussi de plus en plus pour des applications nouvelles telles que la géothermie ou le stockage de gaz ou de CO₂.

Les modèles géologiques tridimensionnels qui seront produits dans le cadre de GeoMol permettront notamment de visualiser  les extensions et les épaisseurs des roches réservoirs potentielles et des roches barrière adjacentes et donc d’identifier les principaux pièges structuraux potentiellement utilisables pour le stockage. Ainsi, les modèles produits dans GeoMol constitueront une base importante pour la prise de décision en matière d’avenir pour la sécurité énergétique.