Анализы воды проводят с использованием разных методик. Сначала надо знать, для чего будут применять воду. Химический анализ проводят, после отбора проб в промышленных процессах, из сточных вод, рек и ручьев, водоёмов. Во всех случаях результаты анализа предоставляют информацию, которая может использоваться для принятия решений или для подтверждения того, что условия соответствуют ожидаемым.

Выбранные аналитические параметры выбираются так, чтобы они соответствовали процессу принятия решений или устанавливали приемлемую нормальность. Анализ химического состава воды часто является основой исследований качества воды, загрязнения, гидрологии и геотермальных вод. Обычно, используемые аналитические методы, когда делают анализ воды, позволяют обнаруживать и измерять все природные элементы и их неорганические соединения, а также очень широкий спектр органических химических веществ с использованием таких методов, как газовая хроматография и масс-спектрометрия. На водоочистных сооружениях, производящих питьевую воду, и в некоторых промышленных процессах, использующих продукты с характерным вкусом и запахами, могут использоваться специализированные органолептические методы для обнаружения запахов при очень низких концентрациях.