气相色谱仪是一种分离技术。实际分析的样品往往是复杂基体中的多组分混合物。对于含有未知成分的样品，必须先将其分离，然后才能对相关成分进行进一步分析。混合物的分离是基于组分物理化学性质的差异。

　　气相色谱仪主要利用物质的沸点、极性和吸附性质的差异来实现混合物的分离。样品在汽化后被带进惰性气体柱中进行分析。该柱含有液体或固体固定相。由于样品中各组分的沸点、极性或吸附性能不同，各组分往往在流动相和固定相之间形成分布或吸附平衡。
　　然而，由于载气是流动的，这种平衡很难建立。正是由于气体在载体中的反复吸附/解吸运动使其在流动中不断分布。结果表明，在高浓度的载气柱中，高浓度组分在第一组分浓度下的分布，即在高浓度的载气柱中。
　　当成分流出色谱柱时，它们立即进入检测器。探测器可以将样品成分的存在或不存在转变为电信号。电信号的大小与被测成分的量或浓度成正比。当信号被放大和记录时，它包含了色谱的所有原始信息。当无组分流出时，色谱记录为检测器的背景信号，即色谱图的基线。