Ультрамикроана́лиз (ультрамикрохимический анализ) — совокупность методов качественного и количественного анализа малых количеств веществ (масса пробы 10-6 — 10-4 г, объем раствора меньше 10-2 мл). Объектами ультрамикрохимического анализа являются малые количества природных и синтезируемых соединений, включения в сплавах металлов, в минералах, метеоритах, продукты коррозии. С помощью аппаратуры и приемов ультрамикрохимического анализа решаются задачи химико-аналитического исследования количеств вещества, существенно меньших, чем методами микрохимического анализа. Приемы подготовки к анализу специфичны и индивидуальны для каждого типа образцов. Операции ультрамикрохимического анализа выполняют в капиллярной посуде при наблюдении через лупу (с объемами до 1х10-3 мл) или в микроскоп (объемы менее 1х10-3 мл); перемещение объектов и инструментов для их исследования осуществляют с помощью механических приспособлений. Эксперимент под микроскопом проводят при использовании микроманипуляторов. При наблюдении в микроскоп выполняют операции: осаждение — в микроконусе с последующим отделением осадка центрифугированием, но не фильтрованием; электролиз — на микроэлектродах из тонкой проволоки; титрование — в капиллярных ячейках; определение в виде окрашенных соединений — в капиллярных кюветах с помощью микроскопов-фотометров.
В биохимических исследованиях спектрофотометрия является одним из основных методов ультрамикроанализа, где она применяется после хроматографического или электрофоретического разделения анализируемых веществ. В элементном ультрамикрохимическом анализе органических веществ наряду с титрифотометрическим и спектрофотометрическим методами применяют методы газовой хроматографии и газового анализа. Образцы для ультрамикрохимического анализа взвешивают на ультрамикровесах с точностью 10-8—10-9 г: малой навеской нагружают прогибающуюся кварцевую нить или кварцевое коромысло, подвешенное на закручиваемой торзионной нити. Решение проблем анализа малых образцов обеспечивается сочетанием методов ультрамикрохимического анализа с физическими методами локального анализа.