Ein weiterer Aspekt des Analysebegriffes ist die Strukturaufklärung einer unbekannten Verbindung in der Anorganischen Chemie oder der Organischen Chemie. Von Strukturaufklärung spricht man, wenn die Struktur der Verbindung zum ersten Mal oder ohne Vergleichsdaten aufgefunden werden muss, von Identifizierung, wenn es Referenzmaterial gibt, wenn es also nur darum geht, die Identität der chemischen Verbindung einer Probe mit einer bereits bekannten Verbindung festzustellen. Hilfsmittel bei der Strukturaufklärung sind vor allem Chemische Analyse (Elementarzusammensetzung), 1H-NMR-Spektroskopie, 13C-NMR-Spektroskopie, Massenspektrometrie, IR-Spektroskopie, eventuell auch UV-VIS-Spektroskopie. Auch Aufbaureaktionen, Abbaureaktionen oder Derivatisierungsreaktionen können zur Anwendung kommen. Strukturbeweis ist oder war in solchen Fällen zum Beispiel die Synthese der vermuteten Verbindung mit Hilfe bekannter, definierter Reaktionstechniken. Zur Identifizierung dienen ebenfalls Spektrenvergleiche (aus der Literatur oder mit Hilfe von Datenbanken); hinzu kommen Vergleiche mit Hilfe chromatographischer Verfahren, mit Hilfe von Brechungsindizes, Siedepunkten, Schmelzpunkten und Mischschmelzpunkten.