金屬顯微組織檢驗法是利用各種金相顯微鏡觀察、分析金屬材料斷口微觀組織，以鑑別材料質量的方法。為了保證檢驗質量，需要三個步驟：①取樣。試樣應按研究目的和檢驗項目從合適的部位、取向切取具有代表性的斷面，切取時應確保被檢驗斷面的組織不受熱變形的影響。②試樣製備。試樣檢驗斷面尺寸以15～20毫米的方形或圓形為宜。③觀察鑑定。主要是利用波長為0.4～0.8微米的可見光(其分辨力為0.2微米)在光學金相顯微鏡上進行觀察，碳素鋼、合金鋼常規顯微組織檢驗項目有：晶粒度、脫碳層深度、網狀碳化物、碳化物液析、碳化物共晶、帶狀組織、退火粒狀珠光體組織、奧氏體鋼中α相的測定等;對有色金屬還有更多的金相組織檢驗項目，如鋁及鋁合金的過燒、銅擴散、包鋁檢查等。
制樣過程為：研磨、拋光和浸蝕。研磨可在不同粒度號的金相砂紙上或在灑有金剛砂粉的蠟盤上進行，不能使試樣發熱或磨麵層產生較大的塑性變形;拋光一般可在呢、絨、絹等織物覆蓋的拋光碟上，加相應的磨料進行機械拋光，對一些材料也可使用電解拋光法，對於一些薄、小或形狀不規則試樣，可用夾具夾持或用低熔點合金、塑膠等鑲嵌，然後研磨拋光;浸蝕常用化學浸蝕法，如有特殊需要，也可用熱染法、高溫揮發法、磁場法等物理方法。要求更高的顯微組織鑑定可在掃描透射電子顯微鏡(STEM)上進行，其分辨力可達2～3A。如在掃描電鏡上添加電子及X射線探測器，還能從X射線能譜分析及電子能量損失譜中得出微小區域的化學成分，從微區電子衍射得到試樣晶體結構資料，這就是近年來電子顯微學中發展較快的分析電子顯微學(AEM)。
