分为两大类，经典方法和仪器分析方法。仪器分析方法使用仪器去测量分析物的物理属性，比如光吸收、荧光、电导等。仪器分析法常使用如电泳、色谱法、场流分级等方法来分离样品。当代分析化学着重仪器分析，常用的分析仪器有几大类，包括原子与分子光谱仪，电化学分析仪器，核磁共振，X光，以及质谱仪。仪器分析之外的分析化学方法，现在统称为古典分析化学。古典方法（也常被称为湿化学方法）常根据颜色，气味，或熔点等来分离样品（比如萃取、沉淀、蒸馏等方法）。这类方法常通过测量重量或体积来做定量分析。
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