氣相色譜儀通過色譜柱分離混合物，再通過檢定器檢測分離出來的各組成成分。在色譜柱中填充有固體/液體溶劑，稱為固定相，與之相對應的還有一個流動相，流動相是一種與固定相、被測樣品都不發生反應的惰性氣體，用于帶著被測樣進入色譜柱，因此也被稱為載氣，載氣連續的以一定速度流過色譜柱，將被測樣品一次一次地注入，每注入一次便可得到一次分析結果。
被測樣品基于熱力學性質的差異在色譜柱中得以分離，固定相中物質對被測樣品中成分具有不同的親和力，親和力越大，表明其受力越大，因此當載氣帶著樣通過色譜儀時，親和力小的成分移動較快，率先進入檢定器。
檢定器給每個進入的成分一個相應的信號，并對其注入載氣到進入檢定器直至消失的過程進行計時，最終便可根據計得的時間對其成分進行相應分析。