Uma metodologia analítica pode ser dividida em quatro etapas sequenciais: técnica, método, procedimento e protocolo. Uma técnica é um princípio científico que racionaliza um fenômeno específico por meio de medições químicas. Adaptar uma técnica para analisar uma amostra de interesse é denominado como método. O procedimento descreve as instruções para realizar a análise por meio de um método analítico. O protocolo são as diretrizes detalhadas sobre o procedimento, que devem ser seguidas rigorosamente para a obtenção dos resultados desejados.

Os métodos analíticos podem ser categorizados em métodos clássicos e instrumentais. Os métodos analíticos clássicos usam processos químicos úmidos, como precipitação, extração ou destilação, para separar o componente de interesse (analito) do restante dos materiais (matriz) em uma amostra. Os métodos analíticos instrumentais usam instrumentos para medir as propriedades físicas de um analito, como condutividade, potencial do eletrodo, razão massa-carga e absorção ou emissão de luz. Um método analítico é escolhido com base na exatidão, precisão, sensibilidade, seletividade, robustez, escala de operação, tempo de análise, disponibilidade do equipamento e custo necessários.