水質分析應包括對水的物理、化學和微生物特性的分析。就基礎分析而言，可分為（1）物理和化學分析（2）生物和微生物學分析兩大類。
分析化學是一門研究各種化合物或混合物的化學成分的分析方法和分析步驟的科學。它是水質物理和化學分析的理論基礎。
分析化學可分為定性分析和定量分析兩個部門。定性分析可分為無機定性分析和有機定性分析。其目的是識別化合物或混合物由哪些成分（元素、離子、基團或化合物）組成。定量分析也可分為無機定量分析和有機定量分析兩部分。 他們的任務是確定物質每個成分的含量。
在一般的化學分析工作程序中，定性分析總是先于定量分析，因為只有先了解物質的定性組成，才能選擇合適的定量分析方法。測量所含元素或離子等的含量。但是，在水質分析工作中，由于天然水、工業(yè)用水和生活污水中所含的成分一般是已知的；工業(yè)廢水的性質雖然復雜，但其成分也可以從該工廠所使用的原料和生產(chǎn)工藝過程等概略地推測，除特殊情況外，很少使用水的定性分析。但由于環(huán)保工作的深入開展，有時也需要進行定性分析，以了解一些工業(yè)廢水和天然水或一些水質處理過程的中間產(chǎn)物的整體成分。
定性分析是應用化學反應，將待測的元素或離子轉變?yōu)榫哂心承┨厥庑再|的新化合物。如(1)發(fā)生特殊的顏色，(2)析出具有一定形狀的沉淀物，(3)發(fā)生可以識別的氣體，(4)原有顏色的變化，(5)原有沉淀物的溶解等，根據(jù)這些化學反應結果和新化合物的特殊性質，即可判斷試樣中是否含有某種成分。
定量分析主要是應用化學反應中物質不滅定律和當量定律來測定試樣中各組分的含量。定量分析按其分析時采用的方法。主要可分為：(1)重量分析，(2)容量分析，(3)光學分析(如比色分析、比濁分析、光譜分析等)，(4)電化學分析(如極譜分析、電位分析等)，以及(5)色譜分析(如氣相色譜、液相色譜)。
光學分析、電化學分析、色譜分析等都是利用待測組分的某種物理性質或物理化學性質來進行分析測定的。在分析時往往需要應用比較精密和比較復雜的儀器。所以有時也稱為儀器分析。在水質分析中比較常用到的儀器有紫外-可見分光光度計、原子吸收分光光度計、氣相色譜儀等。有時還根據(jù)水質分析的特點制成專用的儀器。如測汞儀、溶解氧檢測儀、生化需氧量測定儀、總有機碳測定儀等。
儀器分析具有快速、準確、靈敏等優(yōu)點，還便于自動連續(xù)測定。因而發(fā)展很快，有著廣闊的應用前途。但目前有的儀器價格較高，平時維護(如需恒溫、恒濕、防震等)和對操作人員的要求也較高。因此，在大多數(shù)水質分析工作中，儀器分析和普通的化學分析是相輔相成、互為補充的。其中，普通的化學分析法仍居于重要的、基礎的地位。
