Mikroanalīzi izmanto zinātnieki, lai noskaidrotu vielu sastāvu un veidu, kā tās darbojas dažādos apstākļos. Pētāmās vielas tiek sadalītas ļoti mazos gabaliņos, izmantojot dažādas analītiskās metodes, tostarp mikrofrēzēšanu, mikrozondēšanu, mikrokalorimetriju un termogravimetrisko analīzi. Šāda veida analīze palīdz zinātniekiem analizēt elementus lielākos materiālos, pārbaudīt viendabīgumu un labāk izprast vielas reakcijas, ja tās atrodas dažādos apstākļos. Šīs zinātniskās pārbaudes metodes tiek veiktas laboratorijās ar specializētu aprīkojumu un drošības pasākumiem.
Zinātnieki dažreiz veic mikroanalīzi, lai noskaidrotu, no kādiem elementiem viela sastāv. Piemēram, iezis var sastāvēt no oglekļa, slāpekļa un ūdeņraža elementiem. Mikroanalīze var apstiprināt, cik daudz katra elementa satur klints. Tas tiek darīts ar vielām, kas rodas dabiski, vai tām, kas ir zinātniski izveidotas laboratorijas apstākļos.
Dažos gadījumos mikroanalīzē var noteikt to elementu variāciju veidu un daudzumu, kas pazīstami kā izotopi, kuros ir atšķirīgs neitronu skaits. Ķīmiskos izotopus var atšķirt, izmantojot mikroanalīzi, lai sniegtu papildu informāciju par vielas sastāvu. Šīs zināšanas var palīdzēt zinātniekiem paredzēt vielas uzvedību, ja tā tiek novietota apstākļos, ar kuriem jau ir veikti eksperimenti.
Zinātnieki informācijas vākšanai izmanto daudzas mikroanalīzes metodes. Elektronu zondes mikroanalīzē izmanto elektronu starus, lai izveidotu neliela materiāla gabala rentgenstaru. To var izdarīt arī, izmantojot protonus, neitronus, jonus vai rentgenstarus, lai atrastu dažāda veida informāciju. Mikroanalīzē izmantotie rīki palīdz analizēt informāciju, kas tiek pārraidīta kvantitatīvos datos, ko var izmantot, lai izveidotu precīzu pētāmās vielas karti. Tā kā analīzē vislabāk darbojas ļoti mazi materiāla gabali, vielas bieži pirms analīzes tiek mikroslīpētas, lai sākumā tās būtu mazas daļiņas.
Tiek veikti daži eksperimenti, lai noskaidrotu, kā viela reaģēs, ja tā tiek pakļauta ārkārtējai spiediena temperatūrai. To darot, tiek iegūti dati, kas ir noderīgi tiem, kas ražo vai pārbauda produktu drošību. Kad ir veikta mikroanalīze, vielas īpašības ir labāk izprotamas, kas ļauj vielu izmantot dažādās ietilpībās, piemēram, tehnoloģijā vai ražošanā. Reakcijas siltumu var noteikt arī ar mikroanalīzi, kad divus šķidrumus ievieto drošā vidē un rūpīgi mēra reakciju.