Una línea de desarrollo de las investigaciones arqueométricas, objeto de nuestro estudio, que presenta un amplia gama de potenciales aplicaciones metodológicas, al día de hoy conocidas solo en parte, es el análisis de los elementos químicos metálicos y no metálicos, ya sean los elementos mayoritarios, los elementos trazas y, más recientemente, los conocidos como “tierras raras” (por su nombre en inglés, Rare Earth Elements - REEs), que se han revelado útiles en nuestro estudio para la solución de algunos problemas arqueológicos. La posibilidad de poder actuar de forma sistemática, ha ayudado, por un lado, a conocer y desarrollar el potencial de estos elementos y, por otro, ha servido de soporte para ofrecer la solución de problemas metodológicos en un conjunto de materiales arqueológicos muy heterogéneos, que contemplan en primer lugar el análisis de restos óseos procedentes tanto de cremaciones, como de inhumaciones, y con menor alcance los análisis de sedimentos arqueológicos y también tejidos humanos momificados y material asociado al contexto de sepultura como la madera de los ataúdes y los tejidos de las vestimentas. El objetivo general de este proyecto es investigar las potencialidades de los elementos metálicos y no metálicos a través del análisis de diferentes materiales arqueológicos, para concretar una serie de propuestas metodológicas experimentales aplicadas de manera específica teniendo en cuenta el material y el contexto arqueológico tratados. Al mismo tiempo, se propone una metodología analítica reproducible y precisa en los resultados que permitirá obtener un análisis estadístico significativo y fiable. Los objetivos específicos consisten en: Definir una estrategia para una correcta selección de muestras de huesos quemados e inhumados a través de la identificación de su perfil elemental por medio del análisis químico de tierras raras (REEs) elementos traza y elementos mayoritarios, desarrollando un método basado en el empleo de herramientas estadísticas para el control de los factores diagéneticos y un modelo de clasificación multivariante para la identificación de muestras de hueso con un perfil elemental biológico mejor conservado y así abordar estudios biológicos o de paleodieta, excluyendo las conclusiones erróneas inducidas por los factores diagéneticos. A raíz de la metodología desarrollada para el estudio de los huesos se han desarrollado ensayos metodológicos en diferentes materiales. Con el análisis de restos arqueológico-forenses se intenta concretar una estrategia para una correcta interpretación de los resultados de metales pesados (arsénico -As-, mercurio- Hg- y plomo-Pb-) en huesos y tejido humano momificado, desarrollando un método basado en la selección de muestras para el control de los factores diagenéticos y la identificación de muestras con valores de As, Hg y Pb antemortem mejor conservados, para así poder abordar estudios de arqueología-forense de casos de envenenamiento excluyendo conclusiones erróneas inducidas por procesos postmortem. Las técnicas empleadas están basadas en la espectrometría atómica. Principalmente se han muestreado huesos inhumados, quemados y suelos, y también tejidos humanos momificados, maderas y tejidos textiles, aunque estos últimos tres materiales están presentes en un número inferior de muestras. Se han utilizado técnicas de muestreo diferentes dependiendo del tipo de material y su estado de conservación. This dissertation has developed new methodological skills applied to archaeometry using Rare Earth Elements (REEs), major and trace elements analysis. The study of these chemical elements has revealed their potentiality, useful to solve different archaeological problems. A large number of samples have been collected (522) and around 1600 samples have been analyzed taking into account the dilutions and the different instruments employed. The capability to act consistently has helped to understand the behaviour of the elements and has provide the support to present new methodological proposals for a set of very heterogeneous and diachronic archaeological materials such as skeletal remains from inhumations, cremations and also sediments, mummified human tissues, wood and textiles.