结构主义语言学家提出把义位分解为一组语义特征，是受语音学把音位分解为一组区别性特征的启发，例如，[p]的区别性特征有[+双唇][+闭塞][+送气]。但是，音位和音素之间是一般和个别关系（音位是从多个音素中归纳出来的），而义位和义素之间却是整体和部分关系（一个义位由多个义素组成）。这种差别可以表示为：

音位与音素：P=>[P1、P2、…Pn]

义位与义素: S＝[S1]+[S2]+…+[Sn]

20世纪30年代，苏联学者A.M.彼什科夫斯基提出词义可以分解为独立的语义成分。20世纪40年代，结构主义语言学哥本哈根学派的L.T.叶尔姆斯列夫和布拉格学派的R.雅各布森等人提出了进行语义特征分析的设想。20世纪50年代，美国人类学家F.G.朗斯伯里和W.H.古登诺夫等人把语义特征分析设想付诸实施，并提出了一整套语义特征分析理论。他们是在对土著印第安语亲属词进行语义分析时提出语义特征分析理论的。为了分析亲属词的语义，他们设立了[年龄][性别][辈分]等语义特征。20世纪60年代，语义特征分析理论进入语言学。美国生成语言学家J.卡茨、J.福多等人开始全面运用语义特征分析法来分析词义，发展并捍卫了语义特征分析理论。此后，语义特征分析理论在英、法、德等国语言研究中被广泛使用。从20世纪70年代起，文化语义学家A.威尔兹比卡提出，语义特征分析（她称之为“义素分析”）的首要任务是通过跨语言比较，找出数量尽可能小的一部分词语来作为描述义素的元语言，其他词语的意义可以通过这些代表义素的元语言的组合而得到揭示。20世纪70年代末，D.R.道蒂把卡茨、福多、P.波斯塔尔等生成语义学家的研究成果纳入逻辑语义学框架中，使用[DO/做][CAUSE/致使][BECOME/变成]来描写不同类别的动词之间的语义关系，从而开创了研究词义的新道路。

语义特征分析遵循“确定范围→对比提取→分割删除”这样的程序。首先，确定语义特征分析的范围。进行语义特征分析的一组词通常是意义相近、相反、相关、相类（即属于同一语义类）的词。其次，通过对有关词语的语义进行两两对比，提取其共同义素和区别义素，比如“提高”与“升高”的共同义素是[变化][更加]，区别义素是[致使]（“提高”的词义中有“致使”义，而“升高”中没有）。最后，对揭示出的一组对比特征进行分割删除。比如把[性别]特征分割为两个参数值[男性][女性]，再删除有标记项[女性]，把它表示为[－男性]。相应地，把[男性]表示为[＋男性]以便使两者对应起来。

语义特征分析有助于揭示意义相近、相反、相关、相类的一组词之间的语义共性和差异，比如借助[±性别][±年龄]等语义特征可以把“男人”“女人”“男孩”“女孩”这组词内部两两之间的语义共性和差异表示如下（其中，“＋”表示具有该语义特征，“－”表示不具有该语义特征）：

男人：[＋男性][＋成年][＋人] 女人：[－男性][＋成年][＋人]

男孩：[＋男性][－成年][＋人] 女孩：[－男性][－成年][＋人]

国际的结构语义学习惯用小号大写字母来代表语义特征，比如[+ADULT]表示[+成年]。

语义特征分析还有助于揭示词语的语义演变。比如，动词“还”从“返回”义（例如，“夫妻双双把家还”）引申出“归还”义（例如，“还书”“还款”）就是在原义基础上增加了[+致使]义素的结果。“给”在从动词虚化为介词，并进一步虚化为助词的过程中发生了语义特征的脱落。

语义特征分析无论在理论上还是实践上都有一定的不足。尤其是语义特征的理论地位近来备受质疑。比如语义特征是否可进一步切分、是否具有跨词或跨语言普适性、是否总是二分的（G.N.利奇就在分析“金”“银”“铜”“铁”“锡”的词义时提出语义特征可以多分的思想）、数量是否有限、哪些语义特征是最根本的，这些问题还颇有争议。还有些学者认为，语义特征对应的是心理实体而非物理实体，难以准确把握。它不能适用于分析虚词和主观义强的实词。但语义特征分析采用系统而节约的方法来对词语的语义（关系）进行形式化表示是可取的，对实现词义的计算机信息处理来说也是有用的。而且，语义特征分析还被拓展到了语法研究中。

在语法学中，核心词语的语义特征分析还被用来解释语法结构的语法意义之间的差别，或者解释语法结构的歧义的形成原因。比如“走了三个小时了”和“读了三个小时了”，前者中的“三个小时”既可以理解为动作持续的时间（行走动作所持续的时长），又可以理解为状态延续的时间（离开之后所经历的时长）；后者中的“三个小时”只能理解为动作持续的时间（阅读动作所持续的时长）。这种语义解读上的差别是由中心动词“走”和“读”在[±结果状态]这个语义特征上的取值对立造成的。“走”一定会导致位移运动体离开原来所在的处所，而“读”不表示位移运动，不会导致什么相对固定的结果状态。有些学者为了把词汇学领域旨在辨析同义词、反义词和为词典编纂服务的语义成分分析和语法学领域旨在揭示核心词的语义特征对语法结构合格度、歧义有无的影响的语义成分分析区分开来，而把前者叫“义素分析”，把后者叫“语义特征分析”。