氣相色譜原理與分餾類似。它們都主要利用混合物中各個組分的沸點（或蒸氣壓）的差異對混合物中的各個組分進行分離。但是，分餾通常用于常量的混合物的分離，而氣相色譜所分離的物質則要少得多（微量）。

　　氣相色譜中的流動相（或活動相）是載氣，通常使用惰性氣體（如氦氣）或反應性差的氣體（如氮氣）。固定相則由一薄層液體或聚合物附著在一層惰性的固體載體表面構成。固定相裝在由玻璃或金屬制成的一根空心管柱內（稱為色譜柱）。用作進行氣相色譜的儀器稱為氣相色譜儀（或“氣體分離器"）。

　　待分析的氣體樣品與覆蓋有各種各樣的固定相的柱壁相互作用，使得不同的物質在不同的時間被洗脫出來。從一種物質進樣開始到出現色譜峰值的時間被稱為該物質的保留時間，通過將未知物質的保留時間與相同條件下標準物質的保留時間的比較可以表征未知物。