離子交換層析（IEX）基于特定pH下的凈電荷差異分離生物分子。蛋白電荷取決于可電離氨基酸側鏈基團的數量和類型。每個蛋白具有等電點（pI），即負電荷和正電荷的總數為零的pH。在低于蛋白pI的緩沖溶液中，蛋白帶正電并將結合陽離子交換樹脂的帶負電荷的官能團。在高于蛋白pI的緩沖液中，蛋白是帶負電荷的，并且將結合陰離子交換樹脂的帶正電荷的官能團。原則上，蛋白可以結合陽離子或陰離子交換樹脂，但在實踐中，蛋白質僅在窄pH范圍內穩定，并且樹脂的選擇取決于蛋白質的pH穩定性。
