离子交换是利用一种不溶性高分子化合物，它的分子中具有解离性基团(交换基)，在水溶液中能与溶液中的其他阳离子或阴离子起交换作用。此种交换反应都是可逆的，一般也都是遵循化学平衡的规律。虽然交换反应都是平衡反应，但在色谱柱上进行时，由于连续添加新的交换溶液，平衡不断按正反应方向进行，直至完全，因此可以把离子交换剂上的原有离子全部洗脱下来。当一定量的溶液通过交换柱时，由于溶液中的离子不断被交换而浓度逐渐减少，因此也可以全部被交换而吸着在交换剂上，根据这一原理可以用离子交换法直接从植物提取液中交换含游离离子基团的酸、碱及两性成分，使与糖类等无游离离子基团的中性物质分开，而被吸着的物质也可用另一洗脱液洗脱下来，这就是常用的离子交换法。

如有两种以上的成分被吸着在离子交换剂上，用另一洗脱液洗脱时，它们的被洗脱能力取决于各物质洗脱反应的平衡常数，利用物质“吸附”及“解吸附”能力的不同进行分离即为离子交换色谱。

离子交换色谱法大部分采用合成离子交换剂。一种是单体在聚合前本身就含有交换基团，另一种是首先形成聚合物，然后引进交换基团。其中用途最广的是离子交换树脂。另外也有在纤维素或多聚糖上人工引入交换基团所成的离子交换剂。大多用于植物大分子蛋白质、核酸、酵素及多糖体的分离精制。