Dòng dung môi (n-hexan) sẽ cuốn hỗn hợp các chất đi qua một chất hấp phụ, các chất trong hỗn hợp sẽ chuyển động với các vận tốc khác nhau, tùy thuộc vào khả năng hấp phụ của chất hấp phụ với chất phân tích hay tùy thuộc vào ái lực của chất phân tích với cột tách. Khả năng hấp phụ của chất hấp phụ với chất phân tích được đặc trưng bằng thông số thời gian lưu. Trong cùng một chế độ sắc ký thì các chất khác nhau sẽ có thời
gian lưu khác nhau. Chất nào bị hấp phụ mạnh thì thời gian lưu dài và ngược lại, chất nào hấp phụ yếu thì có thời gian lưu ngắn.
Các cấu tử sau khi tách khỏi cột sắc ký sẽ lần lượt được đưa vào nguồn ion của máy khối phổ. Tại đó, chúng được phân mảnh và được tách khối nhờ một từ trường rồi đi vào bộ phận chuyển thành tín hiệu điện. Trên khối phổ đồ ta thu được các tín hiệu ứng với từng tỷ số m/z (m: khối lượng, z: điện tích) khác nhau. Ứng với mỗi một peak trên sắc ký đồ sẽ nhận được một khối phổ đồ riêng biệt.
Trong phân tích định tính, người ta tiến hành so sánh các kết quả thu được với các bảng số liệu trong sổ tay hoặc so sánh với thời gian lưu của mẫu chuẩn được làm ở cùng một điều kiện. Trong phân tích định lượng, người ta tiến hành xác định lượng mỗi chất dựa vào việc đo các thông số của các pic sắc ký như chiều cao peak, độ rộng peak, diện tích peak của các chất đó, do các thông số này về nguyên tắc sẽ tỷ lệ với nồng độ của chúng trong hỗn hợp.