用于同位素分析的方法有：
①質譜法，是最重要的同位素分析法， 不僅精密度高， 而且可分析同位素的種類也多。
②光譜法， 用于分析氘的精密度達0.0002%，可與質譜法相比；是分析氮15最方便的方法,已有專門的光譜儀生產;分析鈾235和鈾238則須用大型光柵攝譜儀。
③氣相色譜法，用于分析氕、氘，迅速而靈敏，可測全部濃度范圍的氘含量。
④核磁共振譜法,用于測量濃重水中的微量氕,精密度可達±0.01%，也可用于分析碳13、氮15等同位素。
⑤中子活化分析，可用于測定硼10、鋰6和鈾235等同位素。
⑥水的同位素分析，在同位素分析中占有獨特地位，這不僅出于控制重水生產流程的需要，也為了解決在同位素地球化學以及其他用氘和氧18示蹤的研究工作中的問題。
水同位素分析中最有實效的方法是密度法,不僅儀器設備簡單,而且測量精度很高，此外還有紅外光譜法。