試料中の化学成分の種類や存在量を解析したり、解析のための目的物質の分離方法を研究したりする化学の分野。得られた知見は社会的に医療・食品・環境など、広い分野で利用されている。
試料中の成分判定を主眼とする分析を定性分析といい、その行為を同定すると言い表す。また、試料中の特定成分の量あるいは比率の決定を主眼とする分析を定量分析といい、その行為を定量すると言い表す。ただし、近年の分析装置においては、どちらの特性も兼ね備えたものが多い。
分析手法により、分離分析(クロマトグラフィー、電気泳動など)、分光分析(UV、IRなど)、電気分析(ボルタンメトリーなど)などの区分がある。
あるいは検出手段の違いにより、滴定分析、重量分析、機器分析化学と区分する場合もある。ここでいう機器分析とは、分光器など人間の五感では観測できない物理的測定が必要な分析グループに由来する呼称である。現在では重量分析も自動化されて、専ら機器をもちいて分析されているが機器分析とはしない。