為了了解環境汙染狀況，消除和控製汙染以及研究汙染物的存在和轉化規律，就需要對汙染物的存在形態、含量進行本底的和現狀的分析鑒定，提供可靠的分析數據。
因此，分析化學在環境監測工作中，任務繁重，責任重大，環境分析化學已成為一個具有特色的分支領域。環境分析化學是研究如何運用現代科學理論和先進實驗技術來鑒別和測定環境汙染物及有關物種的種類、成分與含量以及化學形態的科學，是環境化學的一個重要分支學科，也是環境科學和環境保護的重要基礎學科。環境分析的主要特點如下。
1.研究領域廣、對象複雜。要針對各種汙染源（工業、農業、交通、生活等）和各類環境要素（大氣、水體、土壤、動物、植物、食品及人體組織等生物材料）中成千上萬種的化學物質進行定性或定量的測定。鑒定物質中含有哪些元素、原子團，叫定性分析；測定物質中有關組分的含量，叫定量分析。測定對象如果是無機物，則稱無機分析；如為有機物，則稱有機分析。
2.被測組分含量低，特別是環境背景值含量極微（10-6～10-12g）。例如已測定太平洋中心上空中鉛的含量為1μg？g-1而南北極則低於0.5μg？g-1。雨水中汞的平均含量為0.2μg？g-1。對含量極微的組分進行分析，通常采用微量分析或超微量分析的方法，並需要采用高靈敏度的分析技術。
3.樣品組成複雜，不僅測定元素的總量，還要做形態分析。形態分析是指分析某種元素物理－化學形態，包括物理形態分析和化學形態分析。物理形態分析包括區分金屬的物理性質如溶解態、膠體和顆粒狀等；而化學形態分析是指區分各種化學形態如單質、有機形態和無機形態。不同形態的元素性質相差很大，表現出在環境中的不同行為，如有機汙染物的異構體多，異構體之間的毒性差別大。做形態分析要求分析方法選擇性高，或實現多元素同時測定。
4.樣品穩定性差。有些汙染物在環境介質中可能發生溶解、沉澱、吸附、氧化、還原、光解、水解、生物降解等變化，因此樣品的采集時間、地點、氣象條件的影響、貯存條件（容器性質、溫度、避光條件）等會影響樣品的組成和濃度。這需要在現場進行連續的動態分析，要求儀器和方法測定速度快，自動化程度盡可能高。
為此，環境分析應用了現代分析化學中的各項新理論、新方法、新技術，且引進了近代化學、物理學、數學、生物學、計算機聯用和其他技術科學的最新成就，如光導纖維分析、電子探針、中子活化分析等，特別是發展了各種測試手段的多機聯用或一機多用的連續、自動、遙控等技術來定性定量地研究環境問題。通常采用儀器分析的方法，例如色譜－質譜－計算機聯用，它能快速測定各種揮發性有機物，這種方法已應用於廢水的分析，可檢測200多種汙染物。
20世紀70年代以來，國外在環境監測分析中已廣泛采用自動連續監測係統。國內一些大城市也先後建立了空氣質量自動連續監測係統，從采樣、分析、數據傳遞和處理實現了自動化和計算機化。遙感和激光技術也開始應用於環境分析，例如利用地球監測衛星，通訊衛星和高空飛機對環境進行遙測；應用激光光譜可不經過取樣直接測出大麵積大氣中含有2～3μg？g-1的10種成分。為提高分析結果的可靠性和可比性，方法的標準化是一個關鍵。我國對環境分析方法的標準化工作有很大進展，已出版《水質分析法》、《飲用水、地麵水水質分析法》、《環境汙染分析方法》、《汙染源統一監測分析方法》等。所選用的分析方法都具有靈敏、準確和簡便等特點，適應了環境保護和環境監測工作的需要。