Zowel titratie als colorimetrie gebruiken gewoonlijk kleurwaarnemingen om de onbekende hoeveelheid van een stof te bepalen. Het onderliggende mechanisme dat de waargenomen kleur veroorzaakt, is echter verschillend voor elke laboratoriummethode.
Een stof met bekende concentratie, bijvoorbeeld een zuur, wordt toegevoegd aan een stof met onbekende concentratie, een base voor bijvoorbeeld totdat een indicator een kleurverandering ondergaat waaruit blijkt dat het zuur en de base in een bekende verhouding aanwezig zijn. Door het tijdens de titratie toegevoegde zuurvolume te meten, kan de aanwezige hoeveelheid base worden berekend.
Verschillende stoffen absorberen specifieke golflengten van licht, waardoor de complementaire kleuren zichtbaar blijven. Als licht door een stof met onbekende concentratie gaat, is de hoeveelheid geabsorbeerd licht evenredig met de hoeveelheid aanwezige stof. De concentratie kan dus worden berekend aan de hand van het gemeten absorptievermogen of de waargenomen kleurintensiteit.
De kleurverandering die tijdens een titratie wordt waargenomen, geeft aan dat de twee betrokken stoffen op een bepaalde manier interactie hebben gehad. De onbekende hoeveelheid van de ene stof kan worden berekend uit de bekende hoeveelheid van de andere stof. De intensiteit van de kleur die tijdens colorimetrie wordt waargenomen, geeft de hoeveelheid licht aan die door de gegeven stof wordt geabsorbeerd en bij uitbreiding de hoeveelheid aanwezige stof.