De isolatieIsolatie en opzuivering wordtworden vrijwel steeds gevolgd door een karakterisatie van het natuurproduct. De opheldering van de structuur is vaak een uitdaging, zeker wanneer het een volledig nieuw natuurproduct betreft. Om aan een structuuropheldering te doen worden diverse technieken gebruikt. Het aanwenden van massaspectrometrie levert informatie op over de massa en vaak ook over de aanwezige structuurfragmenten (bijvoorbeeld [[fenylgroep]]en, [[alkylgroep]]en, [[Heteroatoom|heteroatomen]], [[Halogeen|halogenen]]), aangezien zij karakteristieke signalen in het massaspectrum opleveren.<ref>{{en}} {{aut|K.W. Cheng, C.C. Wong, M. Wang, Q.F. He & F. Chen}} (2010) – [http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19319922 ''Identification and characterization of molecular targets of natural products by mass spectrometry''], Mass Spectrom. Rev., '''29''' (1), pp. 126-155</ref> Informatie over de aan- of afwezigheid van bepaalde functionele groepen kan geleverd worden door [[infraroodspectroscopie]]. Verder wordt gebruikgemaakt van [[kernspinresonantie]] (NMR-spectroscopie) om de structuur volledig op te helderen.<ref>{{en}} {{aut|R.C. Breton & W.F. Reynolds}} (2013) – [http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23291908 ''Using NMR to identify and characterize natural products''], Nat. Prod. Rep., '''30''' (4), pp. 501-524</ref> Wanneer het natuurproduct [[kristallijn]] blijkt te zijn, kan ook [[röntgendiffractie]] (XRD) ingezet worden. Zo werd bijvoorbeeld de chemische structuur van [[penicilline]] in 1945 opgehelderd door [[Dorothy Crowfoot Hodgkin]],; werk waarvoor zij in 1964 de [[Nobelprijs voor de Scheikunde|Nobelprijs]] kreeg toegekend.
