Les molécules sont mises en solution dans un solvant, et ce solvant est "poussé" dans une tube fin appelé "capilaire". Certaines molécules présentes des affinités avec le matériau composant la paroi du tube (notamment, les molécules polaires se fixent sur cette paroi) et avancent plus lentement que les molécules ne présentant pas d'affinité. La taille et la masse des molécule influe aussi sur leur vitesse de déplacement.

Ces phénomènes provoquent un "étalement du peloton" (pour utiliser une métaphore cycliste), qui permet de séparer les molécules.

La chromatographie en phase gazeuse se caractérise comme une technique à la fois qualitative de séparation, mais aussi quantitative car elle permet la récupération, selon leur temps de rétention dans la colonne, des analytes individualisés.

La chromatographie en phase liquide à haute pression (CLHP, parfois HPLC pour high pressure liquid chromatography) a permis la miniaturisation des colonnes, l’utilisation de fortes pressions augmentant les débits et l’efficacité de résolution de la colonne par diminution des quantités de produits à analyser.

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