利用分析樣品和填料中導入的離子交換基團之間的靜電相互作用的差異的分離模式。根據離子交換官能團的電荷不同，可分為陰離子交換色譜和陽離子交換色譜。陰離子交換色譜用填料中，導入了陽離子性的叔氨基或季銨基等；陽離子交換色譜用填料中，導入了陰離子性的磺酸基或羧基等。蛋白的靜電性質隨pH值的變化而發生變化。正負電荷正好平衡時，整體不帶電荷的固有pH值稱為等電點（表示為PI）。在更低pH值時，整體帶正電荷；更高pH值時，整體帶負電荷。

　　因此在陰離子交換色譜中，用pH值略高于（+0.5至+1.0）等電點的流動相；在陽離子交換色譜中，用pH值略低于（-0.5至-1.0）等電點的流動相作為分離條件優化的初始起點。

　　與填料靜電結合的分析樣品一般使用鹽濃度梯度洗脫法進行洗脫。增加流動相的離子強度（鹽濃度）時，靜電相互作用會逐漸減弱。當與離子交換基的靜電結合斷開時，分析樣品會在色譜柱內移動，如下圖。由于分析樣品不同，脫離填料時的鹽濃度也就不同。因此，樣品中等電點不同的組分就在不同時間被洗脫而分離開。由于蛋白的靜電性質隨pH值的變化而變化，因此，也可以通過改變pH值進行分離（稱為pH梯度洗脫法）。

　　離子交換色譜具有分辨率高、吸附量大（載量高）等特點。并且，通過調整梯度洗脫的梯度，可以輕松調控或優化分離。