先說結論：
從嚴謹定義上來說，SEM是搜尋引擎行銷，SEO是搜尋引擎優化。 SEO是SEM的一種類型。 也就是很多人說的，SEM和SEO是包含關係。 SEM包含了SEO。
從搜索行銷行業的實際情況來說：
提到SEO，主要是搜尋引擎優化。 指通過一些技術操作，讓網站符合搜尋引擎認為該網站，是一個符合使用者搜索要求的好網站，從而使該網站在相關關鍵詞的搜尋結果中獲得更多展示的一種技術方法。
提到SEM，基本都是在聊投放搜尋引擎廣告，主要指投谷歌ADS廣告，就是特指點擊付費廣告，也就是通俗說的"競價排名"。
所以SEO就是通過技術手段獲得的非廣告的自然搜索流量（國外叫做organic流量）。 SEM就是指以競價排名為主的付費搜尋引擎廣告流量。

所有的結論，看著很爽就幾句話，但是沒有充分論述，所以總會產生一些爭論。 剛接觸這個行業的朋友，就會看的一頭霧水不知道該信誰。

所以我覺得對於想要完整理解的朋友，就有必要仔細的來說一說。
1.我們先說SEM和SEO的定義
SEM和SEO都是從國外引進的專有名詞的英文縮寫。
SEM，是Search Engine Marketing 的簡稱。 也就是搜尋引擎行銷。
SEM的直接理解：在例如 GOOGLE、百度這樣的搜尋引擎上，會產生基於關鍵詞的搜索。 所有基於關鍵詞的搜尋結果頁面上進行的行銷，都可以叫做SEM。
SEO，是Search Engine Optimization 的簡稱，也就是搜尋引擎優化。
是指在瞭解搜尋引擎自然排名機制的基礎上，對網站進行內部及外部的調整優化，提升網頁在搜尋引擎自然搜尋結果中的收錄數量及排序位置而做的優化行為。

定義太抽象，我們看下圖，幾個主要位置，我用不同顏色的框做了區別。

SEM和SEO的區別？
終於到了題主的問題，我們拋開定義上的區別和爭議。 我真正探討下，SEM和SEO在實際使用當中的優勢和劣勢。
長文閱讀能力不是每個人都具備的，所以我也是先給結論：
SEM和SEO談不上孰優孰劣，他們各自是彼此的有益補充。 所有跟你說SEM更好，或者SEO更好的，都是不正確的。
道理很簡單：如果有一種明顯各方面都比另外一種好的方式。 那麼那個被碾壓的方式，一般就不存在了。 就像汽車發展起來以後，馬車就不存在了是一個道理（拋開情懷體驗的類型）。
區別是很多的，但是我想談談最主要的幾個，我個人覺得最有意義的區別：

上圖中，藍字為劣勢，黑色字為優勢。 展開來細說：
1.關鍵詞可選的數量。 在SEO專案中，因為關鍵詞需要每個都部署在網站內容中，SEO專案有一個整體策略。 （可以參考我們的另外一個回答 "如何進行整站優化"）所以通常在最初的關鍵詞分析階段，就已經確定了目標關鍵詞清單。 很難隨時增加或者修改關鍵詞，就算做了這樣的變化，短期內，也看不到什麼效果。
在SEM中，因為是按照每次點擊來計算費用的。 所以從技術上是不限制關鍵詞的數量的。 幾乎先投放什麼關鍵詞都是可以的。 很讚。 （當然，預算上會限制） 這個回合，SEM勝出。
2.對網站基礎的要求。 SEO定什麼關鍵詞，是要看網站本身的基礎。 新站內容少，基礎差，目標關鍵詞無法定一些熱門詞。 這事情就像您想參加香港小姐的評選，我們SEO公司是個經紀人的角色。 如果您底子太差，我會勸您降低點目標，先參加一個咱們"XX區"的選美。 比較容易勝出，我們再一步步整容、健身。 逐步提高目標。
SEM就不用，因為是買的廣告，所以無論你的網站大小，網站基礎，都是可以投放任何關鍵詞的。 （當然，從細節上說，你的網頁品質高，會更有助於優化品質度，用更低的價格，獲得更好的位置）SEM勝出。
3.見效時間。 SEO，通常都需要3-5個月才能有明顯效果，想要達到較好的訪問量提升目標，可能需要1年，甚至更長時間。 SEM，錢到位，也就3、5天，立即見效。 SEM再次勝出。
4.效果的持續時間。 SEO，即使停止SEO的操作，在很長一個時間內，例如半年-1年，對於一些競爭不是特別激烈的行業，可能未來1-3年，效果都可以持續，或者有限下滑。 經過一些日常的合理維護，效果甚至可以持續增加。
SEM的話，只要廣告中斷，只要預算花完，立竿見影，效果立即消失。
顯而易見，這條和上一條正好相反。 SEO勝出。
5.從長期投資的收益來看。
SEO，同樣的一個預算，比如30萬吧。 第一年至少可以做到網站日訪問量增長30%。 第二年也花30萬，可以再第一年的基礎上，再提高比如30%。 也就是您獲得的每個訪問量的單次費用，是逐年降低的。
SEM，也比如30萬預算，第一年，可以買到一共10萬訪問量。 因為這個「競價」排名的機制。 所以單次點擊的價格是逐年攀升的。 也就是第二年，你可能只能買到6萬的訪問量了。
從這點上，SEO又再次勝出。

五條全部說完了，我也想加個第六條，從未來的趨勢來看，搜尋引擎的使用者，越來越分的清哪些是廣告，哪些是自然排名了，相對來說，越來越多的使用者，可能更傾向於點擊SEO的搜索結果。

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作為一個技術人員，雖然我很努力並且總是自我感覺說的通俗易懂（手動狗頭）。 但是總有客戶反饋我講的很難懂（尷尬）。
這裡借用我同事給我說的一個例子來表達SEO和SEM的區別。
SEO就像種蘋果樹，想要結出來很多好的蘋果，需要有科學的方法，需要有不小的投入，需要有持續的勞動。 那麼以後，只要每年做基礎的維護，你就可以每年吃到蘋果。

SEM就像買蘋果，你現在就是想吃，你花錢直接買你喜歡吃的蘋果就好了。 如果你錢花完了，就立馬沒得吃。

那麼最後一個問題的答案也呼之欲出了。

3. SEM和SEO我該如何選擇？

SEM就是買蘋果，吃蘋果。
SEO就是種蘋果樹，等著吃蘋果。

所以有以下5種選擇：
1）如果您一直有錢，當然是，現在就買蘋果，立即吃！ 一直吃。
2）您只是短期內，現在想吃幾個蘋果，以後您可能就不愛吃或者不需要吃了。 當然買著划算。 種啥蘋果樹啊，費那個勁。
3）如果您現在有錢，但是覺得市面上的蘋果可能都不夠你以後吃的。 或者以後想省點錢。 那麼肯定是既要買蘋果，先吃著。 然後請人種下一大片蘋果樹。 沒有結出果實的時候，就吃買的蘋果。 等結出果實了，就可以選擇：
選擇一：只吃自家種出來的蘋果，省錢;
選擇二：又買蘋果吃，又吃自己種的蘋果，吃到管夠。
4）如果您特別看重長遠收益，準備穩紮穩打，長期作戰。 那麼請人種蘋果樹吧。 來找我吧~~