在线气相色谱仪首先使用色谱柱分离混合物，然后使用探测器依次检测分离的成分。色谱柱的直径为几毫米，其中填充固体吸附剂或液体溶剂充的吸附剂或溶剂称为固定相。
另一个流动相对应于固定相。流动相是一种与样品和固定相反应的气体，通常为氮或氢。要分析的样品将流动相注入色谱柱顶部，流动相将样品带入色谱柱，因此流动相也称为载气。
在在线气相色谱仪分析过程中，载气以一定的流速连续流过色谱柱；然而，样品只是一次一次地注入，每次注入都会得到分析结果。
根据热力学性质的不同，样品可以在色谱柱中分离。固定相与样品中的组分具有不同的亲和力（气固色谱仪的吸附力不同，气液分配色谱仪的溶解度不同）。
当载气连续通过带有样品的色谱柱时，具有较大亲和力的成分在色谱柱中缓慢移动，因为较大的亲和力意味着固定相拉的力较大。亲和力小的人移动得很快。四根柱管实际上是一根，只是用来表示样品中每个成分在不同时刻的状态。
样品是由a，b，c由三个成分组成的混合物。当载气将它们带入色谱柱时，三者混合，例如状态，(ⅰ)。过了一段时间，也就是载气带它们在柱中走了一段距离后，三者开始分离，比如状态(ⅱ)。
如果我们继续前进，三者就会分开，比如状态(ⅲ)和(ⅳ)。固定相对于它们的亲和力a>b>c，因此移动速度是c>b>a。走在前面的组分c首先进入色谱柱后面的检测器，例如状态(ⅳ)，而后b和a依次进入检测器。
探测器向进入的每个组件发出相应的信号。从样品注入气体作为计时的起点，检测器给出每个组分的信号（通常称为峰值），称为每个组分的保留时间tr。
实践证明，不同成分的保留时间在一定条件下(包括气流速度、固定相的材料和性质、色谱柱的长度和温度等)tr也是肯定的。
所以，反过来，可以从保留时间来推断成分是什么样的物质。因此，保留时间可以作为定性分析的基础。
检测器在记录器上显示每个组件的信号，称为色谱峰。色谱峰的值是定性分析的基础，色谱峰的面积取决于相应成分的内容，因此峰面积是定量分析的基础。
一个混合样本注入后，由录音机记录的曲线称为色谱图。定性分析和定量分析结果可以通过分析色谱图获得。