在古陶瓷研究中，显微结构与物相分析能够提供肉眼所不能分辨的信息，使我们了解陶瓷器原料构成的微观世界。古陶瓷的显微结构主要是指在显微镜（光学和电子显微镜）下观察古陶瓷中不同相的存在和分布，晶粒的大小、形状和取向，气孔的形状和位置，各种杂质、缺陷和微裂纹的存在形式和分布以及晶界特征等。古陶瓷中的相主要包括晶相（矿物结晶相）、玻璃相和气相等三类，其中晶相是基本组成部分，主晶相的性能往往标志着样品的物理化学性能。

古陶瓷原料的种类（原始矿物结构组成）和生产工艺过程中（物理化学变化）的各种工艺条件都直接影响到古陶瓷的显微结构，进而影响到古陶瓷的相关性能。

陶瓷器研究中常用的显微结构分析技术主要有光学显微镜技术和电子显微镜技术。前者主要使用偏光显微镜，后者可分为透射电子显微镜和扫描电子显微镜两大类。

物相分析能说明古陶瓷中包含了哪几种结晶物质，或是某种物质以何种结晶状态存在，这是一般化学分析所不能解决的。需要注意的是，这种方法和化学成分分析的区别在于它所指出的是“相”而不是元素。

此外，岩相分析在显微结构和物相组成观察方面均有广泛的应用。