Toksikolojik analizler toksik ve yasadışı maddelerin tespiti, ilişkili olduğu hastalıkların tanı, takip ve tedavisinin değerlendirilmesi için yapılır. Numune türü olarak idrar, serum, plazma, kan, saç, tükürük, ter, tırnak, mide aspiratı ve içerisinde yabancı bir maddenin arandığı her türlü katı veya sıvı kullanılır. Bu analizlerdeki tarama yöntemleri hızlı, ucuz, yüksek hassasiyetli ve düşük özgüllüklü iken, doğrulama yöntemleri yavaş, pahalı, yüksek hassasiyet ve özgüllüklüdür.

Tarama yöntemleri başlıca immunoassayler ve kromatografik teknikler olup negatif örnekleri pozitif örneklerden ayırmak için, doğrulama yöntemleri ise tarama testlerinde pozitif çıkan sonuçların doğrulanması için kullanılır. Altın standart doğrulama yöntemi kütle spektrometridir.

Immunoassayler özgül olmadığı için çapraz reaksiyonlar görülebilir. Yüksek basınçlı sıvı kromatografi polar ve uçucu olmayan örnekler için uygun iken, gaz kromatografi uçucu örnekler için uygundur. Gaz kromatografi kütle spektrometri yöntemi immunoassay ve yüksek basınçlı sıvı kromatografi tekniğinden daha sensitif iken örnek hazırlama süresi daha uzundur. Çünkü separasyon için maddeler ve metabolitleri genellikle az polar ve daha uçucu türevlerine dönüştürülür. Sıvı kromatografi sıralı kütle spektrometri tekniğinin ise özgüllüğü ve duyarlılığı yüksektir, ancak analizi komplekstir, deneyimli personel gerekir ve maliyeti yüksektir.

Toksikolojik analizler için yeterli olabilen tek bir analitik teknik yoktur. Birden fazla tekniğin kombine edilmesi önerilir.