固相萃取裝置是一個包括液相和固相的物理萃取過程。在萃取過程中，固相對分析物的吸附力大于樣品母液，當樣品通過SPE柱時，分析物被吸附在固體表面，其它組分則隨樣品母液通過柱子，用適當的溶劑將分析物洗脫下來。應用十分廣泛，如生物液體包括血液、尿液、血清和血漿及細胞質的分析;牛奶處理、酒類、飲料及果汁的分析;水資源的分析與監控;果蔬谷物及各種植物組織和動物組織。
固相萃取實質上是一種液相色譜分離，其主要分離模式也與液相色譜相同，可分為正相(吸附劑極性大于洗脫液極性)，反相(吸附劑極性小于洗脫液極性)，離子交換和吸附。固相萃取所用的吸附劑也與液相色譜常用的固定相相同，只是在粒度上有所區別。
正相固相萃取所用的吸附劑都是極性的，用來萃取(保留)極性物質。在正相萃取時目標化合物如何保留在吸附劑上，取決于目標化合物的極性官能團與吸附劑表面的極性官能團之間的相互作用，其中包括了氫鍵π-π鍵相互作用，偶極5 偶極相互作用和偶極5 誘導偶極相互作用以及其他的極性 - 極性作用。正相固相萃取可以從非極性溶劑樣品中吸附極性化合物。
反相固相萃取所用的吸附劑通常是非極性的或極性較弱的，所萃取的目標化合物通常是中等極性到非極性化合物。目標化合物與吸附劑間的作用是疏水性相互作用，主要是非極性 非極性相互作用，是范德華力或色散力。
