综合分析就是根据调查研究情况。分析及检验结果、资料和原始数据，对其加以整理、对比、提炼，得出证据充分的有规律的结论：并遵循由此及彼、由表及里、去伪存真，由特殊性到普遍性，由个别到一般的加工、推理、总结、分析原则，对造成金属构件的失效原因进行分析，并提出改进措施。
在金属材料失效分析工作中，常常可以遇到这样的情况，即通过对情况的调查以后，发现一件事故的发生涉及到许多方面的原因。如一个机器零件的损坏，可能与设计、材料质量、制造工艺、使用和维护等几方面的因素有关。有时即使是上面讲的某一方面的问题，也会同时存在几种可能性。仅以材料质量问题为例，就可能是由于化学成分偏差，力学性能低于要求，内部隐存有缺陷等等。因此，对于一项具体的失效分析工作，当调查情况以后，发现有多种不利的因素存在时，在进行综合分析时必须注意抓主要矛盾。只有抓住了主要矛盾才能更准确地完成失效分析的任务。
下面我们以断裂为例谈谈金属断裂失效的一般分析方法和步骤：
对断裂的零件首先可以进行肉眼观察和宏观观察。用肉眼或借助放大镜仔细观察损坏情况，并加以详细记录。新鲜的断口和典型的缺陷特征又可以用实物照相把它拍摄下来，作为原始记载。在切取宏观试样时，一般保留断裂的部分，取其附近区域作宏观试验（如硫印及热蚀试验）来检查材料和零件的低倍组织。经过这样的试验，还可发现热处理等其他缺陷。
为了进行深入分析，必须调查了解损坏零件的现场和制造工艺情况。有时因工艺不当或原材料不佳，在热加工或冷加工过程中造成很多废品，这时必须深入了解摸清情况并把握全过程。对损坏零件取样作检验时，要经过周密慎重考虑，并力求有代表性，即在断裂处（缺陷处）或在无裂纹处（无缺陷处）取试样观察金相进行比较。除观察正常区域及缺陷区域的显微组织外，还需检查材料和零件因热加工引起的带状组织是否存在以及非金属夹杂物等情况，这些试样必须取自纵截面作为金相观察面。
为了进一步分析研究比较复杂的失效件，除了金相检验方法外，可结合其他物理、化学等方法，共同验证探讨分析找出原因。断口(包括疲劳引起的)可以应用电子显微镜来观察分析；复杂的夹杂物和少量的来知相可以用电子探针微区分析、超声波探伤、X射线衍射法以及化学分离法来分析。用光谱、化学分析可以分析出有害元素来。总之，利用各种物理、化学分析方法能够比较全面的分析试样，从而得出可靠依据。