气相色谱仪通过色谱柱分离混合物，再通过检定器检测分离出来的各组成成分。在色谱柱中填充有固体/液体溶剂，称为固定相，与之相对应的还有一个流动相，流动相是一种与固定相、被测样品都不发生反应的惰性气体，用于带着被测样进入色谱柱，因此也被称为载气，载气连续的以一定速度流过色谱柱，将被测样品一次一次地注入，每注入一次便可得到一次分析结果。
被测样品基于热力学性质的差异在色谱柱中得以分离，固定相中物质对被测样品中成分具有不同的亲和力，亲和力越大，表明其受力越大，因此当载气带着样通过色谱仪时，亲和力小的成分移动较快，率先进入检定器。
检定器给每个进入的成分一个相应的信号，并对其注入载气到进入检定器直至消失的过程进行计时，最终便可根据计得的时间对其成分进行相应分析。