药物的化学结构能反映其分子内部各元素原子的联结方式、顺序和空间位置，是认识和掌握药物化学性质、化学反应规律和生物学效应的基础。通过组成分析，确定化合物分子的分子式是药物结构分析的最简单要求；利用各种波谱分析，确定化合物分子中原子的排列和结合方式，得到化合物的结构式（平面结构）是药物分子结构的基本要求；对手性化合物（与其镜像不能完全叠合的化合物）需确定其空间绝对构型；对生物大分子药物和多晶型药物等，尚需对其空间结构、晶格结构进行研究。

由于药物结构的多样性，进行药物结构分析的方法也不尽相同。首先应根据化合物（药物）的结构特点（一般有机化合物、手性药物、多晶型药物、金属盐和络合物、大分子药物、多组分药物等）制订研究方案；再制备符合要求的样品，进行相关的分析测试；最后对测试结果进行综合解析，确证样品的分子式、结构式等。

在药物结构分析中，通常利用紫外-可见吸收光谱（UV）法、红外吸收光谱（IR）法、质谱（MS）法和核磁共振谱（NMR）法，可综合解析出一般有机化合物的分子结构；对手型化合物尚需辅助比旋度（[α]D）分析、单晶X-射线衍射（XRSD）等才能确定其绝对构型；对多晶型药物，粉末X-射线衍射（XRPD）、差示扫描量热法（DSC）和热重（TG）等是常用的辅助解析手段。此外，在进行结构确证研究中，参考文献和对照品比对分析对结构分析具有重要的佐证意义，但不是药物结构确证研究的必要条件。

药物结构分析中最重要的环节是综合解析。由于每一种分析方法仅能反映药物结构的局部信息，如官能团、分子量、分子组成、官能团之间的相互作用等，需要通过综合解析对这些信息进行全面分析，才能得出目标化合物的完整结构信息，综合解析不应是对各项试验结果的简单罗列。

对药物杂质的结构分析，由于通常不易得到足够量分析样品，因而常借助于各类联用技术，如气相色谱-质谱（GC-MS），气相色谱-傅里叶红外光谱-质谱（GC-FTIR-MS），高效液相色谱-质谱（HPLC-MS），高效液相色谱-串联质谱（HPLC-MS-MS）等，通过与药物活性成分的比较推测其结构。