Разделение веществ протекает по разным механизмам в зависимости от природы сорбента и веществ анализируемой смеси.

По механизму взаимодействия вещества и сорбента различают сорбционные методы, основанные на законах распределения, и гельфильтрационные (гельпроникающие), основанные на различии размеров молекул и разделяемых веществ. Наиболее многочисленны сорбционные методы: адсорбционные, распределительные, ионообменные и осадочные.

В соответствии с классификацией по второму признаку выделяют адсорбционную, распределительную, осадочную и ситовую хроматографию.

В том случае, когда НФ-твердое вещество, способное адсорбировать определяемое вещество, то хроматографию называют адсорбционной. В основе адсорбционной хроматографии лежит концентрирование разделяемых веществ на твердой поверхности выбранного адсорбента. Необходимая для этого энергия обусловлена физическими ван-дер-ваальсовыми силами межмолекулярного взаимодействия в системе адсорбат - адсорбент (молекулярная хроматография) или силами химического взаимодействия, действующими в процессе обмена ионов разделяемых компонентов с поверхностными ионами применяемого ионного адсорбента (хемосорбционная хроматография). В обоих случаях главное условие разделения - различие энергии поглощения разделяемых веществ.

Если НФ является жидкостью и анализируемое вещество способно в ней растворяться, то оно распределяется между подвижной и неподвижной фазами. Такая хроматографическая система является распределительной.

Распределительная хроматография основана на различной растворимости разделяемых веществ в заданном растворителе. Природа сил межмолекулярного взаимодействия обусловлена как Ван-дер-Ваальсовыми силами, так и специфическими (водородными) силами межмолекулярного взаимодействия. Поскольку разделение протекает на границе двух несмешивающихся между собой фаз - НФ (жидкости) и ПФ (жидкости или газа), процесс разделения веществ определяется различием их коэффициентов распределения между обеими фазами.

В основе осадочной хроматографии лежит явление образования нерастворимых соединений в результате химических реакций разделяемых веществ с реактивом-осадителем. Разделение веществ обусловлено тем, что вещество с более растворимым осадком в большей степени находится в ПФ, чем вещество с менее растворимым осадком.

Ситовая (гельпроникающая) хроматография основана на разделении веществ путем фильтрации через пористые материалы (например, гели) с определенным размером пор. При этом частицы с размерами меньше размера пор сита отделяются от частиц с большими размерами.

По признаку оформления метода различают колоночную и плоскостную хроматографии. В колоночном варианте НФ помещают внутрь хроматографической колонки, а в плоскостном наносят на плоскую поверхность инертного носителя (тонкослойная хроматография) или поверхность сама является НФ (бумажная хроматография). Естественно плоскостной вариант применим только для жидкостной хроматографии, колоночная хроматография применима для большего вариантов метода. В колоночной хроматографии различают насадочную или капиллярную. В первом случае колонку засыпают либо твердым гранулированным адсорбентом (адсорбционная хроматография), либо на гранулированный инертным материалом - носителем, смоченным жидкостью (распределительная хроматография). В другом варианте НФ наносят непосредственно на внутреннею поверхность длинного капилляра. В обоих случаях достигается большая поверхность контакта разделяемых веществ с ПФ.