（1）首断件的判定 即从众多的断口中寻找首先破坏件，这对于断裂失效分析是至关重要的，是断裂失效分析成功与否的关键。
断口残骸分为首断件（绝大多数情况下为肇事件）、随后断裂件（可能是裂纹残骸，也可能是断口残骸）以及被动断裂件（瞬断件）。其中，首断件和随后断裂件为主动断裂件。主动断裂件一般为脆性断裂、疲劳断裂或工艺原始裂纹断裂，因此要从众多（有时也有可能成千上万个断口，如飞机残骸断口）的断口中寻找出脆性断口、疲劳断口或工艺老裂纹断口，再从中进行分析，找出整个事故的首断肇事件。准确找到首断件后，有时因首断件上有多个断口（或裂纹），这就要求找到首先开裂的断口，即主断口。主断口的确定方法有T形法、分叉法、变形法、氧化颜色法、疲劳裂纹长度法等。
（2）断裂性质（或断裂模式）的分析及其依据断裂性质（或断裂模式）分析是指对首断件性质的分析。
断裂模式分为一级、二级、三级等断裂模式。其中一级断裂模式是首要的。
一级断裂模式主要有脆性断裂、韧性断裂、疲劳断裂三大类。区别脆性断裂和韧性断裂的主要依据是宏观塑性变形的大小，区别脆性断裂和疲劳断裂的主要依据是断裂特征。
二级、三级断裂模式的判断依据主要是断口的形貌，断口的颜色，断口上的腐蚀产物，断口晶面、晶向和显微组织，断口的宏观走向与主应力方向、与构件形状、与轧制锻造流线方向的关系，断口的成分和元素的分布，断口边缘情况和变形情况等。
下面按宏观断口和微观断口两个方面来简单叙述断口分析的主要依据。
宏观断口分析的依据主要有：断口的平直情况和断口上的主要特征形貌；断口的颜色（氧化色、腐蚀产物颜色、夹杂物颜色、光亮情况等）；断口与主正应力（或主切应力）方向的关系；断口与成形方向（轧制方向、流线方向）的关系等。
微观断口分析的依据主要有：断口周围的塑性变形大小或有无；断口的边缘锐利情况；断口与构件形状或应力集中的情况；断口各特征形貌面积的关系；断口与晶面、晶向之间的关系；断口与晶界的关系；断口与显微组织的关系（是否沿相界面或弱相断裂）；断裂源区的情况（是否有材质缺陷或几何缺陷等）；断口的化学成分或杂质环境元素的分布情况；断口上二次裂纹的有无或多少、分布情况等。
需要指出的是，断口图谱是人们研究断口经验的总结和智慧的结晶，是断口学内容的重要组成部分。虽然断口图谱只是说明特定条件下的断口特征形貌，但是在断裂失效模式的分析中，人们常依据断口图谱来进行“看图识字式”的特征分析。
（3）断裂原因的分析及其依据 断裂原因是指酿成断裂的主要因素。从责任上来看，断裂原因可以分为设计原因、材质原因、工艺原因、环境（使用或老化）原因等。断裂原因的分析是在断裂模式分析基础上进行的。
从力学观点来看，断裂原因是判断材料抗力过小还是载荷动力过大。不同的断裂模式其断裂原因中的材料的抗力指标不同。韧性断裂的抗力指标一般指抗拉强度；脆性断裂的抗力指标是材料的冲击韧度或断裂韧度；疲劳断裂的抗力指标则是疲劳极限或条件疲劳应力。断裂原因的诊断就是要分清在哪个过程中造成的断裂应力过大或材料抗力过小。
在断裂原因的分析中，除了要对断口进行认真、仔细、微观的分析之外，还要对材料本身的性能、受力情况和大小、环境因素及其后果等方面进行全面、系统和深入的分析、比较、综合和判断。
为了正确地分析断裂失效的原因，对单一断裂模式和原因的分析是非常重要的，这是断裂失效（事故）原因分析的基础，对断裂特征判据的分析和识别，只有进行相互比较才能加以鉴别。实际的断裂模式和原因往往不是单一的而是复合的，对这些疑难断裂模式和原因的分析应特别强调其调查研究、科学试验和综合分析。
1）断裂源的确定。断裂源是裂纹成核或萌生的部位，一般在试验样件或机械构件的表面、次表面、应力集中处（如缺口、凹槽、油孔、尖角、焊缝等）或材料内部缺陷处。
在断裂失效分析中主要利用断口的宏观形貌特征，如同心的纤维状标志、放射状标志、海滩标志以及反映裂纹扩展方向（扩展逆方向指向断裂源方向）的人字纹标志、裂纹分枝、河流花样等来确定断裂源的位置。
同心纤维状区域中心处为断裂源。通常情况下，断口宏观形貌特征均具有纤维区、放射区和剪切唇区三个基本区域，断裂源位于纤维区的中心处。如果纤维区的形状是圆形或椭圆形，则它们的圆心为断裂源；如果纤维区的形状是半圆（如冲击断口）或弧形条带（如缺口圆棒拉伸断口），则断裂源在试样表面处。
放射状条纹的收敛处为断裂源。如果主裂纹断口宏观形貌有放射状条纹特征，则放射状条纹的收敛处为断裂源。压力容器或板材结构脆断，在断口上经常出现人字纹特征，人字纹尖头指向断裂源。注意，在一些特殊的情况下可能出现反人字纹花样。
用海滩特征来确定断裂源。海滩特征是疲劳和应力腐蚀断裂产生的宏观形貌特征，是裂纹前沿瞬时位置的痕迹。对断口上的海滩标记作垂直线，这些垂直线的汇合处就是断裂源的位置。
环境促使断裂的断裂源位于腐蚀或氧化最严重的表面或次表面。机械失效中有相当一部分机械构件（如化工工业、海洋环境下使用的构件等）是由于环境因素引起的，如应力腐蚀、氢脆、液态或固态金属致脆、腐蚀疲劳、蠕变、热疲劳等就是如此。环境促使断裂的断口形貌受环境介质、温度等条件的影响较大，断裂源区最早暴露，因而被腐蚀或氧化得最严重，瞬断区与环境介质的接触时间较短，受腐蚀或氧化的影响较小，具有金属光泽特征。
若断裂源在构件内部，断裂起源于内部缺陷处。材料内部的缺陷既提高了局部应力，又加剧了材料对有害环境的反应，大的缺陷甚至可能使构件一次加载就断裂。空洞（缩孔、气孔、冷拔空洞）、裂纹（体积收缩裂纹、锻轧件过烧裂纹、锻轧中过度变形裂纹及折叠裂纹、热处理过程中出现的相变应力裂纹、淬火裂纹、回火裂纹等）和夹杂（氧化物、硫化物、硅酸盐等）都是常见的缺陷。起源或穿过显著的缺陷的断口，缺陷附近的纹理、表面轮廓或颜色会表现出与相邻区域不同的特征，因而比较容易在断口上找到缺陷位置。
另外还有其他的一些找寻断裂源区的原则，如断裂源处没有剪切唇形貌，断裂源常位于断口的平坦区域等。
2）裂纹扩展方向。裂纹扩展方向是指裂纹的宏观扩展方向，但是在失效分析中经常观察显微断口，这时的裂纹扩展方向称为裂纹的局部扩展方向，它可能与宏观扩展方向相同，也可能不同。
裂纹的宏观扩展方向的判别：在断裂失效分析中，当断裂源的位置确定后，指向断裂源的反方向为裂纹的宏观扩展方向，如放射状条纹的发散方向、由纤维区指向剪切唇区的方向、与疲劳前沿线（海滩花样）垂直的方向、垂直于最大拉应力的方向、分叉裂纹的发散方向、人字纹的相反方向等。
根据电子显微断口图像的特征，可确定裂纹局部扩展方向。对于解理断口，河流花样的合并方向、扇形或羽毛状花样的发散方向、解理台阶高度增加方向为裂纹的局部扩展方向。根据两个匹配撕裂韧窝断口的抛物线花样反方向可判别撕裂裂纹的局部扩展方向。对于疲劳显微断口，与疲劳条带相垂直且指向疲劳条带间距加大的方向、轮胎压痕间距增大的方向为裂纹的局部扩展方向。
3）加载类型。从断口上可以了解许多有关加载类型和大小的信息。
在韧性材料中，拉伸、剪切、撕裂产生的韧窝形状是显著不同的，因此可以比较容易地通过断口形貌确定加载类型。冲击载荷往往造成材料的脆性断裂，断口上的放射状条纹是辨别冲击载荷的有力证据。
机械失效中最常见的是反复循环加载下的疲劳断裂，断口上宏观的疲劳弧线和微观的疲劳条带是循环加载状态的充分条件。然而没有出现疲劳条带不能理解为构件不受循环载荷，因为疲劳条带经常被腐蚀产物所掩盖或消除，而且某些材料（如高强度钢）的疲劳断口上不容易形成明显的疲劳条带。
通过断口分析可以定性地反推载荷的大小。如果构件发生显著的畸变或明显的塑性变形，说明所受应力高于材料的屈服强度。在疲劳断口上，如果疲劳扩展区面积比例小而最终瞬断区面积比例大，并且疲劳条带间距又较宽，则循环载荷应为较高载荷；相反，如果疲劳扩展区面积比例大而最终瞬断区面积比例小，并且疲劳条带间距窄，则循环载荷为较低载荷。另外，在圆柱形试样或构件上，根据最终断裂区在整个断口上的位置可以判断应力集中的程度。
借助其他一些分析手段，如力学性能测试、金相、电子探针、化学分析等，断口分析可解释一些材料与断裂之间的关系。显而易见，材料的韧性和脆性可以通过断口形貌来鉴别。通常情况下，塑性材料以显微空穴集聚的方式断裂，在断口上表现为韧窝形貌；脆性材料则以穿晶解理或沿晶分离方式断裂，在断口上表现为解理、沿晶等形貌特征。当然实际断口大多为混合断口，但上述原则是进行断口分析的基本前提。
由于断裂过程中总是把大多数夹杂质点从原来的位置（槽穴）分离出来，提供了近乎立体的形貌，因此与金相显微照片相比，断口可以给出与材料夹杂形状有关的更多信息。借助电子探针、俄歇谱仪等分析手段，可以对断口表面的夹杂、偏析、腐蚀产物等进行成分分析，以更好地理解显微组织对断裂性能的影响。
4）环境因素。所有构件都是在一定的环境下工作，断裂过程都会受到环境的影响，只不过有时环境的影响是断裂的主导因素，有时环境对断裂的影响不大。
在断口上一般都可以看到环境作用的痕迹，尤其是对于一些典型常见的环境破坏，通过断口分析可以大致估计构件断裂时的服役环境。环境一般包括化学环境（空气、水、含盐空气、盐溶液、酸溶液、碱溶液、熔融金属甚至低熔点固态金属等）和热环境（高温、低温），此外还有其他的一些环境如辐照环境（核工业压力容器等）。
对于腐蚀造成的断裂失效，最明显而又最简单的一种方法就是对断口表面成分进行分析，由此可以得知构件工作的环境介质。若存在氧化物，则说明氧气气氛较浓；若有氯化物或硫化物，则说明存在氯离子或硫离子腐蚀介质。断口为冰糖状且有鸡爪花样存在，是氢脆断口的典型特征，表明在构件的加工使用过程中有氢的介入。断口为沿晶特征，断裂源处腐蚀产物最多，靠近最后断裂区最少，有泥纹花样，二次裂纹较多说明构件很可能是应力腐蚀断裂。沿晶断口且有碱金属残留，是碱金属介质作用的有力证明；而沿晶或准解理断口上残留低熔点金属痕迹是低熔点金属致脆的证据。
常温韧性的材料发生脆性断裂可能是因为使用环境温度过低（低于韧脆转变温度）所致。疲劳断口上二次裂纹较多且氧化严重，是交变应力和高温共同作用的结果；沿晶断口，晶界有空洞或楔形裂纹，有氧化现象是蠕变失效的重要特征。
（4）断裂机理的分析及其依据 断裂机理是指材料断裂的微观或亚微观内在因素的分析，有时甚至是达到纳米或原子级别的因素的定性和定量分析。
断裂机理分析的难度很大，但又是极有理论价值的，因为它是对断裂的内在本质、必然性和规律性的研究。断裂过程的微观、亚微观的动态观察有助于分析各种显微组织在断裂过程中的作用和影响。但纳米级或原子级别的原位动态观察目前研究的还不是很多，甚至于很少，主要是观察和实验技术方面存在问题。基于计算机模拟技术基础的各种模型分析和计算，与实际情况可能会有较大的差距，因为它缺乏对比或检验的范例和方法。
断裂机理分析及其依据主要有：分析断裂过程与滑移带之间的关系，来判断相关因素的影响；分析断裂过程与显微组织之间的关系，来判断微观组织的影响；分析断裂过程与位错密度、裂纹萌生过程之间的关系，来判断位错运动、相界、晶界的影响；断裂的位错理论，包括塑性断裂生核、脆性断裂生核、解理台阶、解理舌头等模型。
虽然从断口上很难直接得出断裂失效的机理，但断口是断裂失效机理分析的物质基础，是判断断裂失效机理是否正确的重要依据。
综上所述，断口分析贯穿断裂失效分析的各个层次，涉及断裂失效分析的很多方面，是断裂失效分析的核心。