Gelişmiş laboratuvarlarda gerçekleştirilen fiziko kimyasal analizler, fiziko kimyasal sistemleri araştırmanın güvenilir bir yöntemidir. Bu analizlerin ilkeleri on dokuzuncu yüzyılın sonlarına kadar uzanır.

Fiziko kimyasal analizlerde, sistemlerin farklı fiziksel özellikleri, genellikle faz geçiş sıcaklıkları ve diğer termal özellikleri (ısıl iletkenlik, ısı kapasitesi ve ısıl genleşme gibi), elektriksel özellikleri (iletkenlik ve dielektrik geçirgenlik gibi) ve optik özellikleri (kırılma indisi ve rotasyon ışığın kutuplanma düzlemi gibi) tespit edilmektedir. Ayrıca, bir sistemde meydana gelen dönüşümlerin oranı, sistemin bileşimi üzerindeki bağımlılığı ve yoğunluk, viskozite ve sertlik değerleri tespit edilmektedr.

Fiziko kimyasal analiz çalışmalarında yaygın olarak X-ışını difraksiyon analizi ve mikroskobik metalografi teknikleri kullanılmaktadır.

Fiziko kimyasal analizler, iki, üç veya daha fazla bileşenden oluşan, örneğin alaşımlar, mineraller, çözeltiler, oksitler, yarı iletkenler, süper iletkenler ve organik bileşikler tarafından oluşturulan sistemleri incelemek için önemli bir yöntemdir.