液相分离法是指将均匀液相或熔体通过某种机理分离成两种不同成份互不混溶的液相的方法，包括液相色谱法、多维液相分离等方法。碳纳米管的液相分离方法主要包括电泳法、密度梯度离心法、管壁修饰法、凝胶色谱法和萃取法等。
液相色谱法的分离机理是基于混合物中各组分对两相亲和力的差别。根据固定相的不同，液相色谱分为液固色谱、液液色谱和键合相色谱。应用最广的是以硅胶为填料的液固色谱和以微硅胶为基质的键合相色谱。根据固定相的形式，液相色谱法可以分为柱色谱法、纸色谱法及薄层色谱法。按吸附力可分为吸附色谱、分配色谱、离子交换色谱和凝胶渗透色谱。近年来，在液相柱色谱系统中加上高压液流系统，使流动相在高压下快速流动，以提高分离效果，因此出现了高效（又称高压）液相色谱法。