水中TOC的監測都使用儀器法進行測定。如采用直接燃燒氧化-非分散紅外法和K2S2O8氧化-非分散紅外法的總有機碳監測儀等。自1962年開發了有機物燃燒氧化分解后用非分散紅外氣體分析儀連續測定方法以來,TOC 分析儀得到飛躍發展，它能在高溫催化氧化的狀態下或K2S2O8存在的條件下氧化分解所有有機物。高溫催化氧化方法的氧化溫度一般在980℃。這一方法已列入許多國家的標準方法中，如美國在1967年就在ASTM試驗法（美國材料試驗協會）D-2579中法定采用，美國EPA9096方法規定用燃燒—非分散紅外法（NDIR）測定水中TOC，現在美國測定水中有機物綜合指標的測定儀器主要以TOC為主；日本是在1970年開始討論TOC方法，1971年新修改的JIS方法中就作為參考方法列入JIS K0101中；我國也在1991年正式將本方法作為地表水和飲用水中TOC 測定的國標方法。
TOC的測定方法中的氧化方式有燃燒氧化法和濕式氧化法，產生的CO2氣體檢測方法有NDIR、電導法和FID 法等。由于燃燒—非分散紅外法不適用測定含高鹽量的海水、測定方法靈敏度較低和儀器較昂貴，所以濕式氧化法測定總有機碳成為基體復雜水樣中TOC的有效測定方法，如過硫酸鉀紫外氧化 -非分散紅外法、二氧化鈦 -電導率法等。
更具體來說，測定TOC 時使用的氧化有機污染物的方法有三種，即：加熱氧化、紫外照射-過硫酸鹽氧化和OH自由基氧化。實驗室用TOC測定儀和自動在線TOC 監測儀都有使用這三種氧化方法的儀器，雖然三種氧化方法的儀器設計、類型及氧化特性等不同，但必須能使待測水樣中的有機污染物全部轉變成CO2，通過測量生成的CO2量計算水樣中的TOC濃度。