Analüüsi eesmärgid puudutavad kas ühte, mõnd (näiteks ainete gruppi) või kõiki aine komponente ja eesmärgid võivad olla järgmised:
*[[kvalitatiivsed uurimismeetodid|kvalitatiivne analüüs]] – see on uuritava aine keemilise koostise ja struktuuri määramine või kas mingi uuritav ühend esineb analüüsitavas proovis. Eesmärk võib olla aine koostisesse kuuluvate [[Keemiline element|elementide]] või [[funktsionaalne rühm|funktsionaalsete rühmade]] kindlakstegemine või ühendi [[keemiline struktuur|keemilise struktuuri]] identifitseerimine.
*[[kvantitatiivsed uurimismeetodid|kvantitatiivne analüüs]] – see on proovis sisalduva(te) komponendi (komponentide) kvantitatiivse sisalduse määramine, s.t. ühendite koguse määramine. [[Fraktsioneerimine]] või komponentide [[lahutusmeetodid|lahutamine]] füüsikalis-keemiliste meetoditega ([[destillatsioon]], [[ekstraktsioon]], [[kromatograafia]] jt) ning vastavate koguste määramine võib olla omaette eesmärk või see eelneb edasisele analüüsile.
*[[keemiline reaktsioon|keemiliste reaktsioonide]] ja protsesside ajaline [[seire]] (monitooring) ning mitmesuguste keemiliste vastasmõjude uurimine, näiteks ühendite bioaktiivsuse määramine jmt.
*analüüsimetoodikate arendamine – see on uute täiuslikumate ja täpsemate määramismeetodite väljatöötamine.
