Örnekleme materyalleri üç ana türe ayrılır. Bunlar katı, sıvı ve gaz’dır.

Katı örnekler, su kütlelerinden alınan tortular, toprak, metaller ve biyolojik dokular gibi çeşitli maddeleri içerir. Su kütlelerinden tortu çıkarmak için kullanılan iki standart yöntem, örnek ve piston korer’dir. Cihaz ile numune alma, minimum bozulma ile bir su kütlesinin dibinden ayrı bir tortu örneği toplamak için bir cihaz kullanmayı içerir. Numuneler, mekansal değişkenlik (farklı konumlardaki değişiklik) nedeniyle her zaman tüm alanı temsil etmez. Piston koreri, tortu katmanları içindeki zaman içindeki değişiklikleri analiz etmeyi sağlayan sürekli bir tortu sütununu almak için kullanılan bir yöntemdir.

Örnek, göller veya nehirler gibi yüzey su kütlelerinden temiz bir örnekleme şişesi kullanılarak toplanabilir. Şişe, kontaminasyonu minimize etmek için istenilen derinlikte suya batırılmalıdır. Kan örneklemesi genellikle bir enjektör kullanılarak, belirli bir kan hacmini almak amacıyla bir damara yerleştirilir. Örnek daha sonra uygun kaplara aktarılır ve ileri analiz için hazırlanır. İdrar örneklemesi, belirli bir idrar hacmini toplamak için temiz bir kap kullanmayı içerir. İdrar örneği, ardından analiz için uygun kaplara aktarılır. Endüstriyel atık sular genellikle çeşitli kimyasallar ve kirleticiler içeren heterojen sıvılardır. Bu tür atık suların örneklenmesi genellikle otomatik bir örnek alma cihazı gerektirir; bu cihaz, düzenli aralıklarla örnek toplamak için tasarlanmış bir cihazdır. Bu cihaz, önceden belirlenen zaman aralıklarında temsili örnekler toplamak üzere programlanmış olup, atık suyun bileşenlerini kapsamlı bir şekilde analiz eder.

Gaz örneklemesi için, hedef bileşenleri bir gaz akışından seçici olarak adsorbe etmek amacıyla genellikle aktif karbon gibi katı sorbentler kullanılır. Aktif karbona adsorbe olan bileşenler, ısıtma ve çözücü ile ekstraksiyon gibi çeşitli desorpsiyon yöntemleriyle çıkarılabilir. Çıkarılan bileşikler, belirli bileşene ve gereken bilgilere bağlı olarak, daha sonra spektroskopi ya da kromatografi gibi karakterizasyon teknikleriyle analiz edilebilir.