Kalitatif analiz, bilinmeyen bir numunedeki elementleri, iyonları veya bileşikleri tanımlama sürecidir. Analitik hedeflerin hiyerarşisine dayanan ilk ve en temel analiz türüdür. Bu hiyerarşi, bilimsel araştırmaya yapılandırılmış bir yaklaşım sağladığı için önemlidir. Kalitatif analiz ilk adım olarak hizmet eder ve kantitatif ya da diğer analiz türlerine geçmeden önce temel bilgileri sağlar.

Kalitatif analize iki temel yaklaşım vardır. Bunlar, klasik ve enstrümantal yöntemlerdir. Klasik yöntemler, insan duyuları (yani görme veya koklama) aracılığıyla tanımlanabilen belirli kimyasal reaksiyonların gözlemlenebilir sonuçlarına dayanır. Bu reaksiyonlar, ya seçici olup hedef analiti diğer bileşenlere tercih eder ya da özgül olup yalnızca analit ile reaksiyona girer. Bu reaksiyonların seçiciliğini artırmak için, çöktürme veya ekstraksiyon gibi ön işlem adımları kullanılabilir. Örneğin, bir çöktürme reaksiyonunda, numuneye belirli bir reaktif eklenerek bir çökelti oluşturulur ve bu çökelti daha sonra filtrelenebilir ve daha fazla analiz edilebilir.

Enstrümental yöntemler, analitin benzersiz fiziksel özelliklerini ölçer. Örneğin, kızılötesi (IR) spektroskopisinde, bir spektrumdaki belirgin pikler, belirli fonksiyonel gruplara karşılık gelir ve bu da numunedeki bileşiklerin doğru bir şekilde tanımlanmasını sağlar.

Hem klasik hem de enstrümantal yöntemler, kalitatif analizin temelini oluşturur ve çeşitli bilimsel örneklerde bilinmeyen bileşenlerin tanımlanmasında gerekli araçları sağlar.