屬于分配層析或吸附層析，僅適用于分析分離揮發性和低揮發性物質。固定相是在惰性支持物（如磨細的耐火磚）上覆蓋一層高沸點液體，如硅油、高沸點石蠟和油脂、環氧類聚合物。外涂層約為支持物重量的20%。分析時操作溫度范圍，一般從室溫到200℃。
特殊的層析柱能達到500℃。流動相常用氦、氬或氮為展層氣體。氣相層析分離的區帶十分清晰，是由于揮發性物質在兩相間能很快達到平衡，所需分析時間大為縮短，一般為數分鐘至10余分鐘。
檢測記錄系統繪出的各峰是測定流出氣體電阻變化的結果，因而測定樣品量可到微克和毫微克水平。具有快速、靈敏和微量的優點。氣相層析也能用于分離制備樣品，但需增加將流出氣體通過冷凍將分離物回收的裝置。