元素组成分析是古陶瓷研究中最常见的测试内容，包括对古陶瓷胎体、釉层、颜料的主、次量元素和微量元素进行的测试。对古陶瓷的元素组成分析可以提供诸如产地、年代和制作工艺等多方面的信息。
元素组成的差异是古陶瓷原料来源、配方差异以及工艺变化的综合反映，这种由于原料来源、配方差异以及工艺改进等原因所产生的不同地域和年代的古陶瓷样本的元素组成模式（包括主次及微量元素的组成）的变化，也使得根据古陶瓷的化学组成来进行断源断代和真伪甄别成为可能。
古陶瓷的元素组成一般可分为主量元素、次量元素和微量元素。主量元素通常为硅、铝，次量元素为铁、钛、钙、镁、钾、钠，微量元素种类较多。
在分析胎土的元素组成时，要注意选取泥质陶和瓷器的胎芯部位，避免夹砂陶样品。保证样品没有被污染。除经典化学方法外，一般100毫克即可满足测试需求。
分析方法有有损分析和无损分析两种。有损分析的测量精度较高，但在取样过程中会对陶瓷器造成破坏，检测手段包括电感耦合等离子体原子发射光谱、电感耦合等离子体质谱法、中子活化分析、X射线电子能谱。无损分析可以保证研究对象的完整性，但在精度上有一定的局限，此类分析技术有X射线荧光分析、质子激发X荧光方法等。
