一种用显微镜去解决化学问题的技术，广泛用于鉴定物质、研究物质的显微组织与性能之间的关系以及工农业产品的质量控制。在显微镜下，各种物质都有其独特的形态，同是纤维，棉花纤维呈扭卷形，亚麻纤维上有结节，羊毛纤维上有鳞片，某些草类纤维上有锯齿形细胞或凹形袋状细胞，据此可以鉴定纤维的种类。不同来源的淀粉颗粒的形状也不同，玉米、大米、土豆的淀粉颗粒各有其特征形态。进行显微分析还必须要有各种标准图谱或标准物质的显微图象，以资比较。有关各种纤维、矿物以至于动物毛发等的标准图谱都有专著。
化学显微技术既可用于鉴定纯物质，也可用于分析不均匀试料中的某一特殊相。它所获得的信息往往不是被分析的物料中存在着哪些元素，而是存在着哪些化合物。它还可以用来分辨同分异构体、多晶形物质以及由两种元素所组成的不同组合形式的物质。有时化学显微术用的试样极少，如用1纳克试样就可进行分析。
形态分析在显微镜下，很多物质的外表特征可作为鉴定的依据，例如在研究空气污染时，可以用镜检法辨认各种纤维、纸屑、木屑、细尘、鸟类羽毛、动物毛发、矿物、油漆细屑、金属的氧化皮屑、玻璃细粉等。公安机关常用化学显微术检查犯罪现场的微尘，从中发现织物纤维、油漆、金属细屑以至于未爆炸的火药粉末，为侦查提供参考资料。
在工艺学上，形态分析也很重要，例如，一种药物的药效决定于它在胃液和血液中的溶解度和滞留性，而后者又决定于这种药物引入机体时的粒度大小、粒子形状、水合程度和多晶形的形态。研磨材料、涂料、润滑剂、粘结剂、电镀层的特征行为，也可用显微镜观测。镜检时还常须辅以前处理方法，例如将物体表面磨光或制成切片；有时要用染色法或浸蚀法以改善待检组分的能见性；有时须用机械方法分离出某一组分；在检查化学成分复杂的物料时，镜检法可以测出夹杂物的百分率。
结晶学方法常用于鉴定纯物质，有两种类型：①观测结晶的几何形态，如晶系、密勒指数、晶形、晶体惯态、面间角、示构指数、孪晶现象、同质多晶现象、解理性等；②测定晶体光学性质，如折射率、双折射的符号、熄灭位置、光轴角、多向色性。
化学法在一滴未知液上加一种专一性或选择性高的试剂使发生化学反应，然后观察反应产物的形态、颜色和各种光学性质，常用的反应为生成沉淀的反应，所以这种方法又称显微结晶法。显微放大倍数常为20～200倍，借此可以检测各种阳离子和阴离子以及各种有机化合物。在分析有机化合物时，使它与试剂接触，并加热熔化，得到有色的加成化合物，例如使苦味酸与多核芳香烃生成深色的加成化合物。有时在化学检出前还须使用各种方法分离杂质，或将待检组分富集。在环保分析中，常用此法检测空气中微尘的化学成分。例如，将微尘收集在含有氟硅酸亚汞的明胶薄膜上，微尘中的氯化钠微粒与试剂起作用，在微粒周围生成一个晕，它的厚薄与氯化钠粒子的大小成正比，此法可以检出小到10-14克的氯化钠。同法可以检出能生成难溶性盐类的各种离子。借助于微量操作技术，可用化学法定性检出和定量测定微克以至纳克量的化学物质。此法广泛用于核化学、环境保护、考古、冶金、地质、矿物、法医、生物化学等领域。
熔化法在显微镜下观察物质熔化时的变化，例如：①烧裂、升华、分解；②折光率、沸点等物理性质的变化；③熔体凝固时的晶角、双折射、结晶速度；④熔体冷却过程中的多晶形转变、畸变现象。熔化法大多用于有机物的分析。
新的化学显微术有偏光显微术、红外和紫外显微术、喇曼显微术、荧光显微术、激光及全息显微术、干涉显微术、X射线显微术、声学显微术、微量光度法和微量分光光度法等。基本显微操作技术的应用也推广到液晶、高分子材料、胶体、木材、织物、石油、矿物、复合材料、硅酸盐、金属、半导体、电子学、食品等方面。
