待分析的样品在汽化室汽化后，由惰性气体（即载气，一般为N2、He等）带入色谱柱，色谱柱内装有液体或固体固定相。由于样品中各组分的沸点或吸附性能不同，各组分在流动相和固定相之间趋于形成分布或吸附平衡。然而，由于载气是流动的，这种平衡实际上很难建立。也正是由于载气的流动，样品组分在运动过程中反复分布或吸附/解吸。因此，载气中分布浓度高的组分先流出色谱柱，固定相中分布浓度高的组分后流出。
当组分流出色谱柱时，它们立即进入检测器。检测器可以将样品成分的存在与否转换成电信号，电信号的大小与被测成分的量或浓度成正比。当这些信号被放大和记录时，它们包含了色谱的所有原始信息。当没有组分流出时，色谱图的记录就是检测器的背景信号，即色谱图的基线。
