以物質的物理和物理化學性質為基礎的分析方法稱物理和物理化學分析法。
這類方法都需要較特殊的儀器，通常稱為儀器分析方法。
最主要的儀器分析方法有以下幾種：
1、光學分析法
根據物質的光學性質所建立的分析方法。主要包括：分子光譜法、分光分析法、分子熒光及磷光分析法；原子光譜法，如原子發射光譜法、原子吸收光譜法。
2、電化學分析法
根據物質的電化學性質所建立的分析方法。主要包括電位分析法、極譜和伏安分析法、電重量和庫倫分析法、電導分析法。
3、色譜分析法
根據物質在兩相（固定相和流動相）中吸附能力、分配系數或其他親和作用的差異而建立的一種分離、測定方法。這種分析法最大的特點是集分離和測定于一體，是多組分物質高效、快速、靈敏的分析方法。主要包括氣相色譜法、液相色譜法。