材料的化学信息是理解科学、工程与技术领域各种过程、机制和材料行为的最基本要素。材料研究的第一步是要确定材料的化学，包括构成材料的原子的种类、分布以及具体的化学态等内容。任何具有元素特征的物理信息，包括原子量、电子的能级、原子核自旋，甚至局域的电子态密度等都可以用来做材料的化学分析。化学信息由来自材料本身的或用作探针的电子、光子、离子或中性原子携带，相应的分析技术包括X射线光电子能谱、俄歇电子谱、核磁共振、特征X射线分析、二次离子质谱、能量损失谱、溅射中性粒子质谱，各类离子散射谱以及扫描隧道显微学方法等等。文章对上述各种分析方法的物理原理、仪器以及应用等逐一做扼要的介绍。