土壤化学分析可分为常规分析和速测分析两类。用于诊断目的的分析一般是分析土壤中的有效养分含量。土壤化学诊断一般针对土壤中的必需营养元素，包括氮、磷、钾、钙、镁、硫、铁、硼、锰、铜、锌、钼、氯和镍等。其含量因土壤类型和地区而异，主要取决于成土母质类型、有机质含量和人为因素的影响。其有效性取决于土壤养分的存在形态。

诊断指标的确定是根据土壤养分含量与植物产量关系划分养分等级，通常分为高、中、低三级，“高”表示施肥不增产，“中”表示不施肥可能减产，“低”表示不施肥显著减产。土壤有效养分一般是土壤化学诊断的主要指标，虽然大多数养分元素在土壤中的全量是很丰富的，但是其中绝大部分是以无效形式存在的，只有很少一部分可以被植物直接吸收。土壤中养分的有效性受到多种因素的影响，包括土壤化学的、土壤物理的、土壤生物的、植物的因素。其中，养分本身的化学性质是影响养分有效性的最根本因素。基于各种实验研究结果，已初步确定了一些土壤养分有效性的方法。对于土壤氮素测定一般采用碱解氮测定方法，对土壤有效磷的测定一般在中性和石灰性土壤上采用Olsen-P方法，对土壤有效钾的测定一般采用氯化铵提取进行测定，其他中微量元素也都有一些表示方法。土壤中养分的浓度、吸附-解吸能力、形态转化会影响土壤养分有效性。另外，土壤pH、氧化还原电势、微生物活性、菌根、植物根系结构、植物根际行为也会显著改变土壤养分的有效性和植物的吸收。

土壤养分通常与有机质密切相关，同时有机质在土壤pH、持肥和持水性等性质中发挥着重要作用，所以有机质也经常是土壤化学的重要指标之一。一般认为，当有机质量低于1.5%时，属于较低水平，在1.5%～2.5%为中等水平，而高于2.5%时为比较丰富的水平。

由于植株养分含量不仅受土壤养分含量影响，还与根系吸收能力等有关，因此，土壤化学诊断与植株化学诊断的结果可能不一致。但两种诊断各有优缺点，所以植株化学诊断和土壤化学诊断在一般诊断中应相互结合，互为补充和印证，以提高诊断的准确性。另外，提高土壤化学诊断可靠性的技术环节有正确的采样技术、浸提剂的选择和指标运用等。

植物需要的矿质养分基本上都是从土壤中吸取的，作物产量高低在很大程度上取决于土壤的养分供应能力。因此，土壤化学分析方法常用来判断土壤养分状况，是指导施肥实践的重要手段。