Hiện nay có rất nhiều kỹ thuật để tách, xác định và đo lường các hợp chất hóa học.

Các phương pháp tách hóa chất dùng để đo trọng lượng hay thể tích của các hóa chất được tách ra. Những phương pháp tách cổ điển có thể đòi hỏi nhiều kiên nhẫn nhưng lại là bước đầu tiên cần thiết khi làm việc với các hỗn hợp hóa chất nhất định, ví dụ như với các chiết suất từ sinh vật. Các kỹ thuật tách hóa chất hiện đại như sắc ký lỏng hiệu năng cao thường tìm cách tách và xác định hàm lượng hay nhận dạng chất trong cùng một bước bằng cách dùng đầu dò tích hợp.

Chuẩn độ là phương pháp dùng để xác định lượng của một chất có trong một dung dịch hay xác định tính chất vật lý của một phân tử ví dụ như một hằng số cân bằng.

Có thể phân tích các hóa chất bằng những dụng cụ dùng quang phổ. Khi đo sự hấp thụ hay phát xạ ánh sáng của một chất có thể tính được lượng hay xác định được tính chất của hóa chất mà thường là không cần phải dùng các phương pháp tách. Các phương pháp mới bao gồm phổ hấp thụ nguyên tử, phổ cộng hưởng từ hạt nhân và phân tích kích hoạt nơtron.

Phương pháp phổ khối lượng được dùng để xác định phân tử lượng, nguyên tố cấu thành, cấu tạo và đôi khi ngay cả lượng của các hóa chất trong một mẫu bằng cách ion hóa các phân tử và quan sát phản ứng của chúng trong từ trường và điện trường.

Rất nhiều kỹ thuật kết hợp hai hay nhiều phương pháp phân tích, ví dụ như phương pháp phổ khối lượng plasma cảm ứng (ICP-MS, Inductively-Coupled Plasma - Mass Spectrometry). Trong bước đầu tiên mẫu phân tích được làm bay hơi và sau đó là đo nồng độ trong bước thứ hai. Bước thứ nhất có thể bao gồm một kỹ thuật tách như sắc ký và các máy dò hay đo có thể được dùng trong bước thứ hai.

Các kỹ thuật dùng phương pháp làm bay hơi nhằm mục đích là tạo nên nguyên tử tự do từ những nguyên tố trong mẫu phân tích để có thể đo nồng độ thông qua mức độ chúng hấp thụ hay phát xạ tại một tần số quang phổ đặc trưng. Các phương pháp này có nhược điểm là phá hủy toàn bộ mẫu phân tích và tất cả những chất có trong đó. Các kỹ thuật này bao gồm quang phổ hấp thụ nguyên tử và phổ phát xạ plasma cảm ứng. Mặc dù vậy, các kỹ thuật này vẫn có thể được sử dụng trong nghiên cứu về hình thành loài bằng cách liên kết với một phương pháp tách trước khi làm bay hơi.