4.比較法
在元素周期律的建立過程中發揮了重要作用。門捷列夫研究的特點是，不僅在於對元素進行了個別考察，而且更在於對元素進行了總體的比較研究，從而發現了元素差別中的同一，找到了原子量這一決定元素性質的共性，完成了這一重大發現。所以他強調，重要的是“需要比較的方法”。
5.非邏輯思維方法
隨著化學研究深入到微觀領域就日益需要運用這種方法。例如凱庫勒對於有機物碳鏈結構和苯結構的研究，就是在經過長期探索之後，百思而不得其解時偶然做了夢而導致解決的。顯然，這不是經驗方法，也不是邏輯方法的產物，而是思想頓悟或靈感的結果，是通過非邏輯的渠道取得的成功。
可以看出，19世紀的理論方法已在化學方法中居於主導地位，化學依靠它建立了一係列化學基本理論，為化學向現代階段過渡奠定了理論基礎。
但是，同時也應當看到，在理論方法發展的同時，經驗方法也在進一步發展，而且構成了理論方法發展的堅實基礎。以19世紀有機化學方法的發展來說，當時有機化學家麵對龐大數量的有機物，他們就主張在從事較大範圍的理論概括之前，必須積累純屬事實的大量材料。為此，他們發展了化學實驗方法，把實驗分析法推進到實驗合成法。這既使有機分析方法不斷完善，又開創了嶄新而富有成效的有機合成方法。他們在從事理論概括時，擅長於憑借化學經驗取得對化學事實的直觀的理解，並能卓有成效地運用那種不注重定量方法的邏輯推理，而得到基本正確的理論結果。近代有機化學家們正是用了這種富有特色的化學方法（可以稱之謂“有機化學方法”）建立起了近代化學結構理論；其決定性步驟是由若幹著名化學家（如維勒、李比希、弗蘭克蘭、凱庫勒、布特列洛夫等）所采取的，並為一大批化學家所追隨，終於形成能左右19世紀化學前進方向的一股新潮流。這種有機化學方法是直觀的、基於大量化學經驗方法之上的方法。它能賦予化學家、尤其是有機化學家以一種特有的科學素質——稱之謂“化學上的直覺”。依靠這種“化學直覺”，化學家用了化學轉變的邏輯就能想象或預感原子在空間中的複雜的構型，並確實製成了具有這種構型的物質。這樣，他們就用合成法證實了以前用分析法所確認的事實。進而，在理論與實踐的結合上開始把握住了對有機物性質和結構關係的認識。但是隨著化學走進越來越廣的理論領域，這種傳統的近代化學方法的局限性亦就日益暴露出來。人們發現它並不適用化學研究領域的全部，特別是在無機化學方麵。在這方麵，人們的興趣開始從元素化合物的實在成分轉移到它們彼此間的反應方式、能量的影響以及溶液、結晶、電解等問題上去。而正是從這些引人關注和感興趣的問題上生長出了化學的一個新的分支學科——物理化學。
物理化學的崛起對近代化學方法是一次衝擊，它比較集中地暴露出了近代化學家在研究方法上的下列局限性：
（1）比較強調有機化學的非定量推理方法而忽視數學方法的廣泛運用。而廣泛運用數學方法卻是物理學科的顯著特征和物理學家行之有效的輔助思維工具。
（2）注重具體物質（實物）的研究，而不注重在理想條件下對物質一般規律性的研究；而物理學家不同，他們往往力圖把具體物質抽象為理想氣體、固體和液體，然後加以研究。因為在物理狀態下物質的特性及其規律更具有普遍性。人們通過理想途徑（即理想化方法）抽提出科學的概念和模型，有助於更深刻地認識和把握客觀事物及其過程的本質。
（3）偏重化學反應過程中的物質量的變化及其規律的認識，忽視了與之緊密相關的能量變化及其規律的研究。這是跟化學家比較缺乏“能量”觀念或不太注意物理學的發現有關。
（4）對化學親合力的思考與理解比較狹隘，側重於靜態、局部，強調吸引因素。這比較典型地反映在有機化學家的認識上。他們認為化學親合力僅僅是原子間的價鍵概念；而物理學家們則認為是化學反應過程中的統計概念（熱力學意義上），他們對化學親合力的思考與理解比較開闊，側重於動態、整體，同時兼及排斥因素的考慮。
（5）特別重視和推崇基於化學實驗的經驗歸納法，而不太重視和不善於運用演繹法。眾所周知，化學熱力學的理論體係就是一個演繹性質的體係；不少物理學家為此做出了貢獻。其中美國數學家和物理學家吉布斯把演繹法運用於化學熱力學研究所取得的成功就是一個典型。
麵對近代化學方法的局限和物理化學新領域的開拓，一些化學家和物理學家認識到：對近代化學方法需要用物理學的思想和方法加以合理的補償。這對促進化學方法的發展與完善是十分必要的。這種必要性隨著現代化學的發展已經變得十分明顯。因為它已經導致了化學方法上的重大變革。這種變革並不是對傳統的近代化學方法的擯棄，而主要是既重視對近代化學方法的合理繼承，又不受其局限和束縛而有極大的創新和發展。
五、綜合方法階段
主要是指20世紀後的化學方法發展階段。這一時期的化學研究對象由於日趨抽象化、複雜化，運用單一的方法已不能滿足需要，而應當綜合應用各種方法。這就使化學方法的發展呈現出多元化、交叉化和綜合化的趨勢。主要表現是經驗方法和理論方法的綜合，不同學科方法的滲透，以及係統方法的應用等方麵。
1.經驗方法與理論方法的綜合
應當看到，盡管化學方法的發展可以劃分為經驗方法或理論方法階段，然而兩種方法始終是互為聯係的。隻是由於不同時期所處的地位不同才表現出以某一方法為主要標誌的發展階段。但是，到了20世紀以後，兩種方法已很難區分出主次而呈現出並駕齊軀和高度滲透的綜合狀態。主要表現是，理論方法的應用需要直接依賴於經驗方法，例如波爾利用模型法所提出的量子化的原子模型，需要直接依賴於原子光譜法所提供的經驗事實。此外，還表現為經驗方法的產生直接需要理論方法的指導，例如沒有量子力學微觀領域的理論和方法，也就難以發明核磁共振、激光拉曼光譜和微波光譜等現代儀器手段。總之，在現代化學方法中，經驗方法的運用滲透著理論方法，理論方法的應用又依靠著經驗方法，二者是高度綜合的。