A análise sintáctica é a terceira fase da PNL. Pelo seu nome, pode facilmente entender-se que é utilizada para analisar a sintaxe, por vezes conhecida como análise sintáctica ou análise de análise. Esta etapa tem por objetivo extrair do texto uma semântica precisa, ou semelhante a um dicionário. A análise sintáctica compara o texto com regras gramaticais formais para determinar o seu significado. Os analisadores LR padrão normalmente resolvem mal os erros de sintaxe e a sua localização exacta. É proposta uma metodologia que ajuda a localizar onde ocorrem os erros de sintaxe, mas também sugere possíveis alterações ao fluxo de tokens que podem corrigir o erro identificado. Esta metodologia detecta erros de sintaxe verificando se dois modelos linguísticos "concordam" em relação a cada token. Se os modelos discordarem, isso indica um possível erro de sintaxe; a metodologia tenta sugerir uma correção, encontrando uma sequência alternativa de tokens obtida a partir dos modelos.