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離子交換劑屬於強離子交換劑，它們在很廣泛的pH範圍內都有離子交換能力；-NH2及-COOH 離子交換柱屬於弱離子交換劑，只有在一定的
pH值範圍內，才能有離子交換能力。離子交換色譜主要用於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、
核苷和各種鹼基的分離等。