Os materiais de amostragem são classificados em três tipos principais: sólido, líquido e gasoso.

Amostras sólidas incluem uma variedade de substâncias, como sedimentos de corpos d'água, solo, metais e tecidos biológicos. Dois métodos padrão para extrair sedimentos de corpos d'água são a amostragem por draga e perfuração por core, ou pistão. A amostragem por draga envolve o uso de um dispositivo para coletar uma amostra discreta de sedimento do fundo de um corpo d'água com perturbação mínima. As amostras por draga nem sempre representam toda a área devido à variabilidade espacial (variação entre diferentes locais). A perfuração por core é um método usado para recuperar uma coluna contínua de sedimento que permite analisar mudanças ao longo do tempo dentro das camadas de sedimento.

Uma amostra pode ser coletada usando um frasco de amostragem limpo para corpos d'água superficiais, como lagos ou rios. O frasco deve ser submerso na profundidade desejada para minimizar a contaminação. A coleta de sangue normalmente usa uma seringa inserida em uma veia para coletar um volume específico de sangue. A amostra é então transferida para os recipientes apropriados para análise posterior. A coleta de urina envolve o uso de um recipiente limpo para coletar um volume específico de urina. A amostra de urina é então transferida para recipientes adequados para análise. Efluentes industriais são frequentemente líquidos heterogêneos contendo vários produtos químicos e poluentes. A amostragem desses efluentes normalmente requer um amostrador automático, um dispositivo projetado para coletar amostras em intervalos regulares. Este dispositivo é programado para coletar amostras representativas em intervalos de tempo predeterminados, analisando de forma abrangente a composição do efluente.

Para amostragem de gás, sorventes sólidos como carvão ativado são comumente usados ​​para adsorver seletivamente os compostos alvo de um fluxo de gás. Os compostos adsorvidos em carvão ativado podem ser extraídos por meio de vários métodos de dessorção, como aquecimento e extração por solvente. Dependendo do composto específico e das informações necessárias, os compostos extraídos podem então ser analisados ​​usando técnicas de caracterização como espectroscopia ou cromatografia.