Минералдардың жоғарыда сөз болған сырт сипаттары оларды экспедициялық дала жұмыстары кезінде немесе лабораториялық – семинарлық оқу сабақтары барысында анықтауға ғана жарамды. Минералды дәлме-дәл анықтаудың кең тараған әдістерінің бірі микроскоптық, яки кристалоптикалық әдіс. Бұл әдіс минералдардың оптикалық қасиеттерін ажыратқыш мікроскоп көмегімен зерттеуге негізделген. Ажыратқыш микроскоп (поляризационный микроскоп) байырғы биологиялық микроскоптан минералды өтпелі және шағылысқан сәулелер өрісінде зерттеуге мүмкіндік беретін қосымша жабдықтарының болуымен айрықшаланады. Зерттеуді жүзеге асыру үшін мөлдір тастілім және таскесім атаулы әдейі дайындалған препараттар пайдаланылады. Мөлдір тастілім (шлиф прозрачный) – тау жыныстары, минералдар және қазба көмір үлгілерінің құрылыс және құрам ерекшеліктерін ажыратқыш мікроскоп көмегімен өтпелі және шағылысқан сәулелер өрісінде зерттеу мақсатында сол үлгілерден әдейілеп алынатын өте жұқа тілінді. Тау жыныстары мен минералдардан дайындалған тілінді қалыңдығы 0,025-0,030 мм, ал қазба көмір тастілімінің қалыңдығы 0,005-0,035 мм аралығында болуы тиіс. Тастілім төмендегі ретпен дайындалады: зерттелмек нысаннан алынған шағын ғана таскертпенің алдын-ала жалтыратып өңделген бір жақ жазықтығы байырғы шыны тақташасына “Канада зәмзәмі” көмегімен жапсырылады да, оның екінші жағы мұқалмас материалдардан дайындалған қайрақ көмегімен әбден жұқарғанша егеледі; коректі қалыңдыққа шейін егелген тау жынысы немесе минерал тастілімдерінің беткі жазықтығы өте жұқа жабынды шыны қабыршағымен көмкеріле желімделеді, ал көмір тастілімдері әдетте ашық күйінде қалдырылады. Таскесім (аншлиф) – ажыратқыш мікроскоп немесе дүршыны (лупа) көмегімен шағылысқан сәуле өрісінде зерттеу мақсатында әдейі дайындалатын, бір жағы немесе екі жағы жалтыратылып өңделген тау жынысының, минералдардың, руданың немесе қазба көмір үлгісінің шағын кертпесі. Таскесімдер әдетте өтпелі сәуле көмегімен зерттеуге болмайтын мүлдем мөлдір емес рудалық минералдар мен қоңырқай яки қара түсті тау жыныстары үлгілерінен дайындалады.
Ажыратқыш микроскоп көмегімен мөлдір тастілім немесе таскесім түрінде дайындалған үлгілердің оптикалық ерекшеліктерін және құрылым-нақыш сипаттарын зерттеу жекелеген минералдарды, сол минералдар жиынтығынан тұратын тау жыныстарын дұрыс анықтаудағы өте тиімді әдістердің бірі.
Минералдарды анықтаудың электрондық микроскоптық әдісі мөлшері байырғы оптикалық жабдықтар (ажыратқыш мікроскоп, дүршыны т.б.) көмегімен анықтауға мүмкіндік бермейтін минералдардың өте ұсақ түйірлерін, яки ұсақдисперсиялы тозаңдарды анықтау үшін қолданылады. Қазіргі қолданылып жүрген электрондық микроскоптар зерттеу нысанның бір миллион есе үлкейтуге қабілетті. Электрондық микроскоптарда зерттеу нысанының кескінін алу үшін көзге көрінетін жарық сәулелерінің орнына жылдамдатылған электрон ағымдары қолданылады.
Электрондық графикалық әдіс-те минералдардың өте ұсақ түйірлерін анықтауға қолданылады. Бұл әдіс заттарға енген электрондардың шашырау сипаттарын саралауға негізделген. Электрондық графикалық талдау барысында алынатын көріністер жиынтығы электронограмма деп. аталады.
Рентгенқұрылымдық талдау әдісі минералдарды рентген сәулелері көмегімен анықтайды. Зерттелмек нысан арқылы рентген сәулелерін өткізген жағдайда әр түрлі мазмұндағы көріністер жиынтығы алынады. Олар рентгенограмма деп. аталады. Осы рентгенограммаларды әрбір минералдарға тән бұрыннан белгілі төлнұсқаларымен салыстыра саралау нәтижесінде зерттелген минерал біршама дәл анықталады.
Микрозондылық талдау минералдың өте ұсақ тозаңдарын ( бес микроннан жоғары) тау жынысы құрамынан бөліп алмай-ақ анықтауға мүмкіндік береді. Екінші сөзбен айтқанда, рентгенқұрылымдық талдау барысында дараланып алынған зерттелмек минерал арнаулы ұнтақ күйінде зерттелетін болса, микрозондылық талдау зерттелмек минералды өзі құрайтын тау жынысынан бөліп алуды керек қылмайды. Бұл әдіс сондықтан өте құнды. Микрозондылық талдауды кейде рентгенқұрылымдық микроталдау деп. те атайды.
Спектрлік талдау – заттардың (минералдың, тау жынысының) сандық және сапалық құрамын немесе олардың химиялық құрам ерекшеліктерін соларға тиесілі спектрлік зерттеу нәтижесінде анықтайтын функциялық әдіс.
Химиялық талдау минералдардағы немесе тау жынысындағы химиялық элементтердің салмақ жайлы мәліметтер алуға мүмкіндік береді. Бұл мәліметтерді зерттелген минералдың атомдық (молекулалық) мөлшеріне айналдыру нәтижесінде сол минералдың химиялық формуласын есептеп шығаруға болады. Бұл зерттеу әдісі біршама күрделі және қымбат әдістердің біріне саналады.