На протяжении всей истории развития материаловедения перед исследователями неизменно возникала необходимость знать, какие химические соединения находятся в их распоряжении, каковы их структура и свойства, во что и как быстро они превращаются при заданных условиях. Простые качественные или количественные химические методы очень скоро перестали удовлетворять экспериментаторов, поскольку далеко не всегда удавалось объяснить поведение веществ, исходя из их элементного состава и обнаруженных в нем функциональных групп. Один за другим стали разрабатываться методы, в которых исследуемая система, находящаяся в определенном агрегатном состоянии, зондируется электромагнитными излучениями различной частоты или пучками ускоренных элементарных частиц, а информация извлекается из спектральных характеристик излучения, прошедшего через вещество или отраженного им. В настоящее время к этим методам обращаются в первую очередь при исследовании структуры веществ и динамики их превращений. Комплекс таких методов получил название: «Физико-химические методы исследования».

К современным физико-химическим методам относятся электронная колебательная и вращательная спектроскопия, электронно-парамагнитный резонанс, масс-спектрометрия, мёсс-бауэровская спектроскопия, рентгеновская кристаллография, рентгеноспектральный анализ, электронная микроскопия и многие другие методы, базирующиеся на сложной аналитической аппаратуре и компьютерной обработке данных.

Особое значение приобретает необходимость применения физико-химических методов в современной металлургии, характеризующейся многообразием и сложностью взаимодействий реагирующих веществ, что усугубляется высокотемпературными условиями протекающих физико-химических процессов.

Эффективность и качество продуктов металлургического производства в значительной степени определяется научно-обоснованным выбором физико-химических методов исследования. Правильно поставленный, с использованием современной аппаратуры, аналитический эксперимент представляет технологу, инженеру, исследователю достоверные и точные данные о химическом составе, структуре и кристаллохимических особенностях исходных веществ, позволяет установить природу и закономерности явлений и процессов с их участием, и, наконец, разработать на этой основе технологические режимы получения материалов и изделий высокого качества с заданными эксплуатационными характеристиками.