Die Analytische Chemie hat in Freiberg eine sehr lange Tradition, die sich bis zu den Arbeiten zur Entdeckung des Germaniums durch Clemens Winkler zurückverfolgen läßt. 

Ein langjähriges Arbeitsgebiet der Analytischen Chemie in Freiberg ist die Spektralphotometrie. Unter der Leitung von Professor Gerhard Ackermann wurde eine Vielzahl von organischen Reganzien als Komplexbildner für die Metallbestimmung untersucht und analytisch bewertet. Diese Traditionen wurden später durch Arbeiten zur computerunterstützten Mehrkomponetenanalyse im UV/VIS-, im IR- sowie im NIR-Bereich sowie durch die Entwicklung optischer chemischer Sensoren fortgesetzt.

Ein zweiter methodischer Schwerpunkt der analytischen Arbeiten in Freiberg ist die Atomspektroskopie. Unter der Betreuung von Prof. Ackermann wurden Elementspurenanalysen mit Hilfe der Röntgenfluoreszenzanalyse erarbeitet, die auf der Anreicherung der Elemente über Fällung oder Ionenaustausch beruhen. Die klassische Variante der Atomemissionsspektroskopie mit Bogenanregung wurde im Jahre 1991 durch die ICP-Spektrometrie ersetzt und durch Kopplungen der Plasmaspektroskopie mit der Gas- und Flüssigchromatographie ergänzt.

Mit der Berufung von Professor Berthold Thomas an das Institut ist die Multikern-NMR-Spektroskopie etabliert worden. Besonderes Augenmerk liegt hierbei auf der Untersuchung von Festkörpern. Als zusätzliche Methoden der Strukturaufklärung von Molekülen sind die IR-Spektroskopie und die Massenspektrometrie verfügbar.

Die Arbeiten zur Chromatographie basierten ursprünglich auf der Dünnschichtchromatographie. Später sind die säulenchromatographischen Hochleistungsmethoden HPLC und Kapillar-Gaschromatographie sowie die Kapillarelektrophorese hinzugekommen. Die Forschungen konzentrieren sich gegenwärtig auf Kopplungen der Hochleistungstrennmethoden mit der Atom- und Massenspektrometrie. Dabei wird der computerunterstützten Auswertung und Interpretation von Analysendaten besondere Aufmerksamkeit gewidmet und es werden in diesem Zusammenhang Methoden der Chemometrie weiter entwickelt.

Neben den methodischen Entwicklungen wird auch problemorientiert geforscht. Die Themen reichen dabei von umwelt- und bioanalytischen Aufgabenstellungen bis hin zur Untersuchung von Hochleistungswerkstoffen auf der Basis von keramischen Materialien.

Nachdem die Analytische Chemie als Arbeitsgruppe in Bereichen der Anorganischen und Physikalischen Chemie über viele Jahre hinweg vertreten war, erfolgte im Januar 1990 die Gründung eines eigenständigen Instituts für Analytische Chemie, welchem Prof. Matthias Otto bis 2016 vorstand. Mit der Neuberufung konnte das Institut Prof. Carla Vogt, die von einer Professur für Analytische Chemie in Hannover nach Freiberg wechselte, als Institutsdirektorin gewinnen und wird seitdem von ihr geleitet.