显微结构分析是通过光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、透视电子显微镜（TEM）、X射线衍射仪（XRD）等分析仪器来研究金属材料、复合材料、各种新材料等的显微组织大小、形态、分布、数量和性质的一种方法。
显微组织是指如晶粒、包含物、夹杂物以及相变产物等特征组织。
利用显微结构分析来考查如合金元素、成分变化及其与显微组织变化的关系： 冷热加工过程对组织引入的变化规律； 应用金相检验还可对产品进行质量控制和产品检验以及失效分析等。 故材料微观结构检查是材料质量管控的关键环节。
航空航天、能源、机电、汽车、交通运输、仪器仪表、家电、计算机、医疗、通讯、轻工、冶金等。
1.非金属夹杂物评定
目的：检查重要用途钢（如滚动轴承钢、弹簧钢、不锈钢、高速钢、合金钢、模具钢等）非金属夹杂物的数量、形状、大小与分布情况，有利于企业把控产品性能，提升产品质量。
标准： GB/T 10561-2005 钢中非金属夹杂物含量的测定 标准评级图显微检验法 ASTM E45-2013 测定钢材夹杂物含量的试验方法
2.宏观金相组织分析
目的：评价产品（如铸铁、钢、有色金属件、焊接件等）是否存在空洞、夹杂，如压铸件的组织走向，焊缝是否存在未焊透等明显缺陷。
标准： GB/T 3246.2-2000 变形铝及铝合金制品低倍组织检验方法 GB/T 226-1991 钢的低倍组织及缺陷酸蚀检验法
3.金属平均晶粒度评定
目的：检查材料晶粒尺寸大小，评估材料性能。
标准：GB/T 6394-2002 金属平均晶粒度测定法 ASTM E112-2013 平均晶粒度测定的标准方法
4.X射线衍射仪技术（XRD）
目的：使用XRD对材料进行物相鉴定、结晶度分析、晶格参数、微观应力测定、纳米粒子的平均粒径测定等等内容，帮助企业了解材料在研发、生产、使用各个环节的性能与质量状况
5.显微金相组织分析
目的：主要用于检查金属材料（如铸铁、钢、铜合金、铝合金、镁合金、镍合金、钛合金等）微观的组织构成、评判热处理质量。
标准：不同的金属材料有对应不同的检测标准。如钢铁，GB/T 13298-1991 金属显微组织检验方法/GB/T 13299-1991 钢的显微组织评定方法；铜及铜合金，QJ 2337-1992 铍青铜的金相试验方法等。