تتضمن الطرق التحليلية المستخدمة في الكيمياء الإشعاعية ما يلي:
1- الطريقة الطيفية: وهي تعتمد على قياس الإشعاع المنبعث من عينة مشعة وتحليله طيفياً لتحديد تركيز المركبات الموجودة فيها.
2- الطريقة الكهروكيميائية: وتعتمد على استخدام الإشعاع لتوليد تفاعلات كهروكيميائية وتحليلها لتحديد تركيز المركبات الموجودة في العينة.
3- الطريقة الحرارية: وتستخدم فيها الإشعاع لتوليد حرارة في العينة وتحليل هذه الحرارة لتحديد تركيز المركبات.
4- الطريقة النووية: وتعتمد على استخدام الإشعاع لتحديد تركيز المركبات الموجودة في العينة عن طريق قياس نشاط الإشعاع المستخرج منها.