固相萃取的基本原理是樣品在固相和液相之間的分配，其分離模式與液相色譜類似。固相萃取的保留機制，取決于目標分析物與吸附劑表面的極性官能團和兩者之間的分子作用力。基于此，固相萃取的分離模式可分為四種模式：正相固相萃取、反相固相萃取和離子交換固相萃取和免疫親和層析。
當目標分析物顯示為含有極性官能團時，采用正相固相萃取，其使用的吸附劑通常為極性，如氧化鋁、硅膠、聚酰胺、硅藻土等極性吸附劑。目標分析物與吸附劑之間主要通過極性官能團相互作用，包括氫鍵、π-π鍵、偶極-偶極相互作用、偶極-誘導偶極相互作用和其他極性-極性相互作用，從而保留下來。正相固相萃取主要用于吸附非極性溶劑樣品中的極性化合物，如碳水化合物、有機酸化合物等。常用的正相固相萃取柱有氧化鋁固相萃取柱、硅膠固相萃取柱、聚酰胺檢測專用柱、弗羅里硅土固相萃取柱等。
當目標分析物顯示為含有非極性官能團（如烷基、芳香族和脂環官能團等）時，采用反相固相萃取，其使用的吸附劑通常為非極性或弱極性，如C18、C8、石墨化碳黑等吸附劑。目標分析物與吸附劑之間通過非極性或疏水相互作用而得以保留下來。反相固相萃取主要用于提取極性溶劑樣品中的中極性至非極性化合物，如生物體液中的藥wu和代謝產物、水中的環境污染物、組織中的水提取物等。常用的反相固相萃取柱有C18固相萃取柱、C8固相萃取柱、石墨化碳黑固相萃取柱等
對于可離子化的目標分析物，通常采用離子交換固相萃取，其使用的吸附劑一般是SCX、SAX、WCX和WAX等帶電離子交換樹脂。目標化合物與吸附劑之間通過離子間高能量的靜電作用而達到從溶劑中分離出來的效果。離子交換固相萃取常用于分析兒茶酚胺、嘌呤、膽汁酸、有機酸和維生素等。常用的離心交換固相萃取柱有SCX固相萃取柱、SAX固相萃取柱等。
對于含量少、雜質多、難以分離的生物活性分子，免疫親和層析能達到更好的選擇凈化效果。它主要是利用免疫親和吸附劑，目標分析物與吸附劑中的抗體產生免疫親和作用而被保留，正因為其具有很高的特異性，免yi親和層析能從復雜的樣品中分離以上三種固相萃取方法難以分離的目標分析物，如生物樣本中的生物毒素、黃qu霉毒素等。
