Metodykę analityczną można podzielić na cztery kolejne etapy: technika, metoda, procedura i protokół. Technika to zasada naukowa, która racjonalizuje określone zjawisko poprzez pomiary chemiczne. Dostosowanie techniki do analizy próbki będącej przedmiotem zainteresowania nazywa się metodą. Procedura określa wskazówki dotyczące przeprowadzania analizy za pomocą metody analitycznej. Protokół to szczegółowe wytyczne dotyczące procedury, których należy ściśle przestrzegać, aby uzyskać pożądane wyniki.

Metody analityczne można podzielić na klasyczne i instrumentalne. Klasyczne metody analityczne wykorzystują mokre procesy chemiczne, takie jak wytrącanie, ekstrakcja lub destylacja, w celu oddzielenia składnika będącego przedmiotem zainteresowania (analitu) od pozostałych materiałów (matrycy) w próbce. Instrumentalne metody analityczne wykorzystują instrumenty do pomiaru właściwości fizycznych analitu, takich jak przewodnictwo, potencjał elektrody, stosunek masy do ładunku oraz absorpcja lub emisja światła. Wybór metody analitycznej odbywa się na podstawie wymaganej dokładności, precyzji, czułości, selektywności, odporności, wytrzymałości, skali działania, czasu analizy, dostępności sprzętu i kosztów.