色譜分析有兩個要素——流動相和固定相。在流動相從固定相的一端流到另一端的過程中，加在固定相起始端的溶質隨流動相流動，并在流動相和固定相之間來回轉移。不同的溶質與這兩相的親和力大小不同，溶質的移動速度也不同，因而得到分離。固定相一般是固體，也可以是固體上附著液體；流動相是液體或氣體。
色譜分析具有很多優點：分離效果好，設備簡單，操作方便，條件較溫和，方法多樣，能適應不同的需要。其缺點主要是：處理量小，周期長，不能連續操作；有的層析介質價格昂貴，有時找不到合適的介質。
色譜分析（層析）有各種類型。按照固定相使用的形式，可分為柱層析、紙層析、薄層層析。按照溶質的展開方式，可分為前沿層析、置換層析、洗脫層析。按照流動相的物理狀態，可分為氣相層析與液相層析，以及超臨界流體層析等。按照分離機理，可分為分配層析、吸附層析、離子交換層析、排阻層析、疏水層析、離子對層析、親和層析、鍵合相層析。按照固定相和流動相的相對極性，可分為正相層析與反相層析。
在層操作時，單組分洗脫劑對多組分樣品的洗脫效果常常不夠滿意。不是先洗出的組分混雜在一起，就是后洗出的組分出峰時間長，峰寬增加。為了改善分辨率、改變峰形或縮短層析時間，有時需要在層析過程中改變流動相的組成(pH、離子強度)。分階段改變流動相的組成，流動相的組成呈階梯狀變化，稱為階段洗脫。逐漸改變流動相的組成，流動相的組成呈曲線或直線狀變化，稱為梯度洗脫。流動相形成梯度可用梯度洗脫儀。高效液相層析儀中常用幾個泵分別輸送不同的溶劑，控制各個泵的流量，就能控制洗脫劑的組成。
改善層析分離效果的方法有：改變流動相的組成或pH，改變固定相，改變溫度等。在液相層析中以改變流動相的組成最重要。其余要注意的條件有：柱要細而長；分離介質填充要緊密、均勻，顆粒細密、大小分布均勻；操作溫度保持恒定；樣品用量少；流速慢而恒定。