De nombreux systèmes multiphasiques (suspensions de particules colloïdales et non-colloïdales, systèmes polymères, systèmes auto-organisés de tensio-actifs ...) sont constitués d'entités qui ont la capacité de s'organiser et de former des structures à différentes échelles. Ces systèmes présentent des comportements rhéologiques complexes qui nécessitent de coupler différentes techniques à la rhéométrie traditionnelle, tant pour rendre compte de l'organisation macroscopique de ces matériaux et mesurer ainsi leur comportement rhéologique dans des conditions correctes, que pour comprendre l'organisation structurale induite par l'écoulement ou au repos à différentes échelles. Cet article fait le point sur les apports de trois techniques (diffusion de rayonnements, résonance magnétique nucléaire, vélocimétrie ultrasonore) à la caractérisation du comportement en écoulement de fluides complexes. Après un descriptif de chaque technique, des exemples permettent d'illustrer l'apport de chacune. Ainsi, l'intérêt des techniques de diffusion de rayonnements (rayons X, neutrons, lumière) est de permettre d'avoir des informations sur un même matériau sur une large gamme d'échelles, allant du nanomètre au micron. La rhéométrie par RMN et la rhéo-vélocimétrie ultrasonore permettent entre autre de mettre en évidence des hétérogénéités d'écoulement et de structure, à travers notamment la mesure des profils de vitesse dont la connaissance permet de déterminer le comportement rhéologique du matériau dans des conditions d'écoulement où la rhéométrie traditionnelle ne peut pas être appliquée.