化学实验操作是在时代特定的知识背景下以定性、定量相结合的方法，采用大量物理、化学的实验技术，分析、检验、合成各种化学物质，并通过对它们的组成、结构、性质的深入研究达到对于化学研究对象的相对完整而深刻的认识。化学是一门以实验为基础的科学，只有通过化学实验才能获得有关的经验事实，才能在此基础上对大量的经验知识加以总结，并使之系统化，构成一门既有坚实的经验基础，又有相应理论概括的成熟的科学。亚里士多德曾经指出：“科学始于惊异，”①“通常的研究路线是从对我们来说较为容易和明白的东西进到就自然来说较为明白和易知的东西”②，“所谓对我们来说明白易知的，起初是一些未经分析的整体物。”③人类最初对于化学对象的看法正是出于一种整体的构想。亚里士多德把化学现象归结为冷、热、干、湿四种基质的运动，这固然从整体上描绘了化学物质的运动和作用，然而毕竟只能是基于自然观察的并非正确的猜测，还不可能有可靠的实验支持。
    古希腊科学家对于实验操作的轻视使当时的理论化学和实用化学之间失去了密切联系。在化学认识的过程中，建立化学的实验传统在很大程度上也许要归功于炼金术士。他们为了要实现“点石成金”的梦想，坚持不懈地进行了大量的化学实践并做了详细的观察记录，发现了许多化学物质的特性，给后人留下了虽然错误百出然而毕竟是实践的丰富材料，特别是留下了化学家在实验室里探索化学世界的奥秘的传统。严格意义上的近代化学实验操作则是在化学确立为科学之后才出现的，尤其是天平（当时的精密测量仪器）的广泛使用，以及一系列实验方法和实验室规则的建立，使化学迅速跨入定量科学的行列。波义耳、凯文迪什、普利斯特列、拉瓦锡等人对此做出了重大的贡献。