Analytisk kjemi er den delen av kjemien som dreier seg om metoder for å studere sammensetningen til en blanding av ulike stoffer, eller for å identifisere et ukjent stoff.

Det finnes mange ulike metoder som benyttes. Hvis stoffene er et molekyler, er det vanlig å bruke kromatografi for å skille stoffene fra hverandre og spektroskopi for å finne ut hva slags stoff det er.

Utførelsen av analytisk kjemi kalles kjemisk analyse.