區分外消旋化合物、外消旋混合物和假外消旋體的常用方法有：①紅外光譜法（IR）；②粉末X射線衍射法（XRD）；③差熱分析法（DSC）。由于外消旋化合物是兩種對映異構體以等量的形式共同存在晶格中，因此其紅外光譜、XRD譜、DSC譜與純對映異構體相比都有較大的差別；而外消旋混合物的晶格中只含有一個構型的分子，其紅外光譜、XRD譜、DSC譜與純對映異構體無顯著差異。特別是外消旋化合物的DSC譜中，熔化潛熱幾乎是單—對映異構體的1倍。
利用溶解度曲線和熔點也可以區分外消旋化合物、外消旋混合物和假外消旋體。當將外消旋體和任一純對映異構體混合時，由于外消旋混合物具有混合物的性質，混合后的熔點會升高；而外消旋化合物混合后的熔點會降低；假外消旋體的混合熔點則沒有顯著變化。這是由于外消旋混合物具有混合物的特點，而假外消旋體屬于外消旋固體溶液的緣故。
在外消旋化合物、外消旋混合物和假外消旋體各自的飽和溶液中，加入任一純對映異構體結晶后，對外消旋混合物和假外消旋體溶液，結晶不溶解；而外消旋化合物的飽和溶液中結晶會溶解，并產生旋光。