色层分析是利用各组分物理性质的不同，将多组分混合物进行分离及测定的方法。有吸附层析、分配层析两种。一般用于有机化合物、金属离子、氨基酸等的分析。色层分析利用物质在固定相与流动相之间不同的分配比例，达到分离目的的技术。色层分析对生物大分子如蛋白质和核酸等复杂的有机物的混合物的分离分析有极高的分辨力。

当斑点不易为肉眼观察时，可利用适当的显色剂，或通过紫外灯下产生荧光的方法进行观察。也可采用在第一种移动相展开后再用另一移动相进行展开(这时的展开方向应与原方向垂直)，使各成分分离完全的双向层析。分离后，将斑点位置的固定相切取下来，把其中含有来自试料的物质提取进行定量分析。但为制备与定量，柱层析则更为适宜。