对元素同位素的组成和原子量测量的一种分析方法。主要有:
同位素稀释法、
同位素标记法、极低或高丰度分析、极微样品分析等。通过峰高的测量能准确地表征样品的同位素组成，通常用质谱进行测定。由于涉及的质量范围较窄，峰很易辨认。故易于分析。20世纪60年代以来，通过同位素稀释法和
稳定同位素标记技术，使此分析方法扩展到环境科学、生物学、临床医学、药学和农学等领域。
同位素稀释法是一种应用
放射性同位素（或稳定同位素）进行化学分析的一种方法。将一定量已知
放射性比度（稳定同位素则用比丰度）的同位素或
标记化合物加入试样中，与被测物质均匀混和，待交换完全后，再用化学力一法分离出被测元素或化合物，提纯并测定其放射性比度（或比丰度），按其放射性比度（或比丰度）的改变，根据一定的关系式，可计算该元素在试样中的含量。此法优点是不需定量地分离出被测元素或化合物，适用于成分复杂、分离困难的样品分析。同位素稀释法发展到现在，基本上可分为三个阶段:测定放射性比度的同位素稀释；亚计量同位素稀释；亚一超当量通用同位素稀释。
同位素
标记法：
同位素可用于追踪物质的运行和变化规律。借助
同位素原子以研究有机反应历程的方法。即同位素用于追踪物质运行和变化过程时，叫做示踪元素。用示踪元素标记的化合物，其化学性质不变。科学家通过追踪示踪元素标记的化合物，可以弄清化学反应的详细过程。这种科学研究方法叫做同位素标记法。同位素标记法也叫
同位素示踪法。
同位素是具有相同原子序数的同一化学元素的两种或多种原子之一，在
元素周期表上占有同一位置，化学行为几乎相同，但原子量或质量数不同，从而其质谱行为、放射性转变和物理性质(例如在气态下的扩散本领)有所差异。同位素的表示是在该元素符号的左上角注明质量数（质子数+中子数），左下角注明质子数。 例如碳14，一般用14C而不用C-14。自然界中许多元素都有同位素。同位素有的是天然存在的，有的是人工制造的，有的有放射性，有的没有放射性。同一元素的同位素虽然质量数不同，但他们的化学性质基本相同（如：化学反应和离子的形成），物理性质有差异[主要表现在质量上（如：熔点和沸点）。自然界中，各种同位素的原子个数百分比一定。同位素是指具有相同核电荷但不同原子质量的原子（核素）。在19世纪末先发现了放射性同位素，随后又发现了天然存在的稳定同位素，并测定了同位素的丰度。大多数天然元素都存在几种稳定的同位素。同种元素的各种同位素质量不同，但化学性质几乎相同。自19世纪末发现了放射性以后，到20世纪初，人们发现的放射性元素已有30多种，而且证明，有些放射性元素虽然放射性显著不同，但化学性质却完全一样。
许多同位素有重要的用途，例如C-12是作为确定原子量标准的原子； 两种H原子是制造氢弹的材料； U-235是制造原子弹的材料和核反应堆的原料。同位素示踪法广泛应用于科学研究（如国防）、工农业生产和医疗技术方面，例如用O标记化合物确证了酯化反应的历程， I 用于甲状腺吸碘机能的实验等。