Bir analitik metodoloji dört ardışık adıma ayrılabilir. Bunlar, teknik, yöntem, prosedür ve protokoldür. Bir teknik, kimyasal ölçümler yoluyla belirli bir olguyu rasyonalize eden bilimsel bir ilkedir. İlgi duyulan bir numuneyi analiz etmek için bir tekniğin uyarlanmasına yöntem denir. Prosedür, analitik bir yöntemle analizi gerçekleştirmek için gerekli talimatları ana hatlarıyla belirtir. Protokol ise, istenilen sonuçları elde etmek için kesinlikle uyulması gereken prosedüre ilişkin ayrıntılı yönergelerdir.

Analitik yöntemler, klasik ve enstrümantal yöntemler olarak kategorize edilebilir. Klasik analitik yöntemler, bir numunedeki ilgi duyulan bileşeni (analit) diğer malzemelerden (matris) ayırmak için çöktürme, ekstraksiyon veya damıtma gibi kimyasal işlemleri kullanır. Enstrümantal analitik yöntemler ise, iletkenlik, elektrot potansiyeli, kütle-yük oranı ve ışığın absorbsiyonu veya emisyonu gibi bir analitin fiziksel özelliklerini ölçmek için cihazlar kullanır. Bir analitik yöntem, gerekli doğruluk, hassasiyet, duyarlılık, seçicilik, sağlamlık, dayanıklılık, işlem ölçeği, analiz süresi, ekipman mevcudiyeti ve maliyet gibi faktörlere göre seçilir.