原理是混合气体中的各种成分通过色谱柱的速度不同。
先把要测试的样品加热气化，再和载气（例如氩气）同时注入色谱柱的一端，由于混合气体中各种成分跟色谱柱中的固定相（例如三氧化二铝）的结合力不同，从而通过色谱柱的速度也不同。
只需在色谱柱的令一端接收流出物质，鉴定并记录从注入到流出的时间即可。（混合气体中不同组分的流出时间不同）。还可以将该时间与标准纯物质流出时间作对比。
所以气相色谱只适合与混合物质的分离纯化，或是鉴定已知物质，对于未知结构物质，无法单独鉴定，一般要和其他手段（如红外光谱、质谱）联用。