表面元素分析是材料科學和表面科學領域的重要技術，用於研究材料表面的化學成分和物理性質。常用的表面元素分析方法包括：
能量色散X射線光譜儀(EDX/EDS)。通過電子束轟擊樣品激發特徵X射線來進行元素分析，適用於分析B到U周期表中的元素，主要優點包括測試絕緣物質的可行性、較深的縱向分析範圍、短分析時間，且能與掃描電子顯微鏡(SEM)聯用，其主要缺點是具有破壞性，且分析範圍較深，不適用於1微米以下的薄膜分析。
俄歇電子能譜(AES)。通過檢測俄歇電子的能量和強度來獲取材料表面的化學成分和結構信息，它可以分析最表面層，並進行深度剖析和微區分析(數微米)，但不適合分析絕緣物質，對樣品表面有破壞作用，且要求樣品尺寸在25毫米以下。
X射線光電子能譜(XPS)。利用X射線輻射樣品，激發出光電子，通過測量最表面光電子的能量來獲取表面的元素信息和化學狀態，它可以提供最表面5納米深度內的信息，適合進行深度剖析和化學態獲取。
除了上述方法外，還有如光學顯微鏡、掃描電子顯微鏡/X射線能譜儀(SEM/EDS)等技術在表面形貌及成分分析中的套用。這些技術使用固體樣品，有時用液體樣品來獲取固體表面的化學信息。