離子交換色譜中的固定相是一些帶電荷的基團， 這些帶電基團通過靜電相互作用與帶相反電荷的離子結合。如果流動相中存在其他帶相反電荷的離子，按照質量作用定律，這些離子將與結合在固定相上的反離子進行交換。固定相基團帶正電荷的時候，其可交換離子為陰離子，這種離子交換劑為陰離子交換劑；固定相的帶電基團帶負電荷，可用來與流動相交換的離子就是陽離子，這種離子交換劑叫做陽離子交換劑。陰離子交換柱的功能團主要是－NH₂，及－MH³ ：陽離子交換劑的功能團主要是－SO₃H及－COOH。其中-NH³ 離子交換柱及-SO₃H離子交換劑屬于強離子交換劑，它們在很廣泛的pH范圍內都有離子交換能力；-NH₂及-COOH 離子交換柱屬于弱離子交換劑，只有在一定的pH值范圍內，才能有離子交換能力。離子交換色譜主要用于可電離化合物的分離，例如，氨基酸自動分析儀中的色譜柱，多肽的分離、蛋白質的分離，核苷酸、核苷和各種堿基的分離等。