يمكن استخدام الكيمياء التحليلية للتعرف على المواد المجهولة عن طريق تحليل عينة من المادة باستخدام طرق مختلفة مثل التحليل الكمي والنوعي و التحليل الطيفي والكروموتوغرافي. وتعتمد الطريقة على نوع المادة المجهولة وعلى العينة المتاحة.
على سبيل المثال ، يمكن استخدام التحليل الكمي لتحديد العناصر الموجودة في المادة المجهولة وتحديد النسب النسبية لكل عنصر في التركيب الكيميائي للمادة.
أما التحليل النوعي فهو يستخدم لتحديد نوعية المادة المجهولة و يمكن استخدامها مع الطرق الأخرى مثل التحليل الكمي والطيفي.
ويشمل التحليل الطيفي استخدام الطيف الكهرومغناطيسي لتحديد تركيب الجزيئات في العينة. بينما يتم استخدام التحليل الكروموتوغرافي لتحليل مركبات العينات بواسطة فصلها على الكروماتوغرافيا ثم تحديد مكونات العينة من خلال تحليل أنواع مختلفة من الكربوهيدرات بالإضافة إلى الأحماض والتحاليل العضوية الأخرى.