Les méthodes d'analyse utilisées au sein du laboratoire de Toxicologie sont essentiellement des techniques chromatographiques. La chromatographie est une technique qui permet la séparation de substances entre deux phases, l'une fixe et l'autre mobile.

En chromatographie en phase gazeuse (GC), la phase mobile est un gaz inerte (l'hélium) ; en chromatographie en phase liquide (LC), la phase mobile est constituée du mélange d'un solvant organique et d'un tampon dont les proportions peuvent varier en cours d'analyse.

  • La chromatographie en phase gazeuse est particulièrement bien adaptée à l'analyse des composés volatils et de faible masse moléculaire. Couplée à un détecteur à ionisation de flamme (FID) et à un injecteur en espace de tête (headspace), elle permet l'analyse des solvants organiques comme le méthanol, l'éthanol ou encore le benzène. Couplée à un spectromètre de masse (MS), elle permet le dosage des stupéfiants (cocaïne, opiacés, amphétamines et cannabinoïdes), des pesticides organochlorés et des PCBs dans différents échantillons biologiques (sang, urine, viscères, cheveux). Le spectromètre de masse est un détecteur très spécifique et particulièrement sensible qui sépare les composés sur base de leur masse et de leur charge.
  • La chromatographie en phase liquide est plus adaptée à l'analyse de composés thermolabiles et de plus haut poids moléculaire. Couplée à un détecteur à barrettes de diodes (DAD), elle permet l'analyse de nombreux médicaments, notamment,  les antidépresseurs, les benzodiazépines, les neuroleptiques, les antibiotiques et de certains immunosuppresseurs. Le DAD permet l'identification de composés sur base de leur spectre de longueur d'onde. Couplée à un fluorimètre, la LC permet l'analyse du cyanure et des porphyrines. Le couplage LC-MS permet le dépistage et la quantification de faibles concentrations. Il permet l'analyse des immunosuppresseurs, de l'éthyl glucuronide (un des marqueurs de l'alcoolisme), des médicaments et des stupéfiants utilisés dans le cadre de la soumission chimique. La plupart des détecteurs sont associés à la chromatographie liquide à ultra haute pression (UHPLC).

L'ICP-MS (Inductive Coupled Plasma) aussi appelée torche à plasma est une technique spécifique au dosage des métaux (plomb, cadmium, mercure,...) et des oligo-éléments (cuivre, zinc, sélénium,...).

Le QTOF-MS (Quadrupole Time Of Flight) permet l'élucidtion structurale de composés organiques (métabolites, produits de dégradations, impuretés...) grâce à sa très haute résolution en termes de masse exacte.

Des méthodes colorimétriques et/ou fluorométriques sont encore quelquefois utilisées, notamment pour le dosage de l'acide oxalique, de l'acide D-ala-aminolévulinique et des métabolites de solvants chlorés dans l'urine.

Des mesures de radioactivité (14C et 3H) peuvent être réalisées grâce à un détecteur de radioactivité (Radiomatic) et à un compteur à scintillation liquide dans le cadre d'études ADME.

Enfin, l'immunoanalyse, basée sur la reconnaissance d'un antigène (le médicament) par un anticorps, permet la réalisation de plusieurs analyses en urgence. Grâce à cette technique, un dosage de médicaments (antiépileptiques, antibiotiques, cardiotoniques,...) dans le sérum peut être réalisé dans un temps relativement court, ce qui est particulièrement utile pour le suivi thérapeutique pharmacologique. Cette technique permet également le dépistage de classes de médicaments (benzodiazépines, antidépresseurs) et de stupéfiants.