Fyzikálno-chemická analýza vykonaná v pokročilých laboratóriách je spoľahlivou metódou skúmania fyzikálno-chemických systémov. Princípy týchto analýz sa datujú do konca devätnásteho storočia.

Vo fyzikálno-chemickej analýze rôzne fyzikálne vlastnosti systémov, vo všeobecnosti teploty fázového prechodu a ďalšie tepelné vlastnosti (napríklad tepelná vodivosť, tepelná kapacita a tepelná rozťažnosť), elektrické vlastnosti (ako vodivosť a dielektrická priepustnosť) a optické vlastnosti (index lomu a rotácia) ) sa určuje. Ďalej sa určuje rýchlosť transformácií vyskytujúcich sa v systéme, jeho závislosť od zloženia systému a hodnoty hustoty, viskozity a tvrdosti.

Rôntgenová difrakčná analýza a mikroskopická metalografická technika sa bežne používajú vo fyzikálno-chemických analytických štúdiách.

Fyzikálno-chemická analýza je dôležitou metódou na štúdium systémov zložených z dvoch, troch alebo viacerých zložiek, napríklad zliatin, minerálov, roztokov, oxidov, polovodičov, supravodičov a organických zlúčenín.