As propriedades características de um óleo podem ser exploradas por uma variedade de métodos analíticos. Os resultados da análise química, por alguns desses métodos, irão fornecer informações específicas que podem indicar tanto a origem geográfica de um determinado óleo quanto a embarcação que o originou.
Na ocorrência de um derramamento sem origem conhecida, desde que as autoridades tenham obtido amostras das embarcações consideradas suspeitas de terem ocasionado esse incidente, é possível comparar amostras do óleo derramado com aquelas obtidas dessas embarcações, buscando por características geoquímicas que confirmem ou descartem eventual relação entre ambas.
Tais análises explicitam o caráter forense da investigação de incidentes de poluição por óleo. Normalmente, são obtidas informações dos diversos compostos químicos presentes e estabelecidas relações entre a abundância desses compostos para comparação de amostras entre si.
A partir dessa comparação, são obtidos gráficos que refletem as diferenças entre os óleos.
Caso não haja diferenças entre duas amostras, ambas são consideradas um mesmo produto e se estabelece um elo entre o derramamento e seu causador. Apesar de diversas outras ferramentas poderem ser utilizadas na investigação de um derramamento de óleo, nem sempre há outras evidências além do óleo derramado. Por isso, as análises que envolvem a Química Forense, em seu viés ambiental, são utilizadas no mundo todo como forma de investigar a autoria deste tipo de incidente.