Všechny chromatografické separační metody jsou založeny na rovnovážné distribuci složek vzorku mezi dvě fáze, z nichž jedna je mobilní a druhá stacionární. Aby docházelo k výše uvedené distribuci, musí existovat fázové rozhraní mezi stacionární a mobilní fází, která unáší složky vzorku tak, aby obtékala stacionární fázi. Při dělení dochází k opakovanému vytváření rovnovážných stavů separovaných látek mezi mobilní a stacionární fází. Chromatografický systém se může natolik blížit rovnováze, že distribuci složky A mezi dvě fáze můžeme popsat distribuční (rozdělovací) konstantou K_D, což je poměr rovnovážných koncentrací této složky [A] ve dvou koexistujících fázích, přičemž podle konvence se koncentrace složky ve fázi stacionární [A]_S uvádí v čitateli:

kde (nA)_S a (nA)_m jsou látková množství složky A ve stacionární a mobilní fázi, V_S a V_m jsou objemy stacionární a mobilní fáze.

Různé složky mají různé hodnoty distribučních konstant. Čím je hodnota distribuční konstanty pro danou látku vyšší, tím její molekuly setrvají ve stacionární fázi delší dobu a tím větší je její retence. Pro dělení jednotlivých složek je tedy nutné, aby se lišily svými distribučními konstantami.

Zákonitosti, kterými jsou distribuční konstanty určovány, závisejí na fyzikální povaze rozdělovacího děje. Je-li látka zadržována na tuhé stacionární fázi adsorpcí řídí se ustalování rovnováhy tzv. adsorpční izotermou (isotermický děj T = konst.), které lze popsat Freundlichovou nebo Langmuirovou izotermou. Označí-li se koncentrace složky v mobilní fázi c_m a koncentrace složky ve stacionární c_S, pak pro Langmuirovou isotermu platí:

kde b a c_s-max jsou konstanty (c_s-max značí maximální možné naadsobované množství na jednotku množství adsobentu). Lineární oblast Langmuirovy adsorpční isotermy platí pro velmi malé koncentrace složky v mobilní fázi, kdy c_m <<1, pak se tvar isotermy zjednoduší na c_S = c_s-max.b.c_m (viz obrázek č. 1 úsek I). Pro vysoké koncentrace kdy c_m >> 1 pak není koncentrace c_S ovlivněna koncentrací složky v mobilní fázi, protože aktivní centra jsou již nasycena a platí c_S = c_s-max (viz obrázek č. 1 úsek III). V úseku II obrázku č. 1 platí plně rovnice isotermy.

Poměr látkového množství solutu ve stacionární fázi k jejímu látkovému množství ve fázi mobilní za podmínek udává kapacitní poměr k (resp. kapacitní faktor):

kde poměr V_S/V_M udává tzv. fázový poměr b (objemové veličiny u fázového poměru můžeme vztáhnout pouze na absorpční chromatografii). Kapacitní poměr je tudíž mírou retence solutu v koloně, tzn. čím větší je hodnota _k, tím více je solut v koloně zadržován a je eluován později. Jak vyplývá z definice, je kapacitní poměr bezrozměrné číslo.

Charakteristickou veličinou pro každou separovanou látku v daném systému je eluční (retenční) čas t_R nebo eluční (retenční) objem V_R. Retenční čas je doba, která uplyne od nástřiku vzorku do dosažení maxima eluční křivky a retenční objem je proteklý objem kolonou za tuto dobu. Mezi retenčním časem a retenčním objemem existuje vztah:

kde F_m je objemová rychlost [cm³/s]. Objemová průtoková rychlost F_m je rovna součinu lineární rychlosti mobilní fáze (cm/s) a průřezu kolony (cm²). Z této rovnice lze odvodit tzv. základní rovnici pro retenční objem:

Dosazením za distribuční konstantu dostaneme:

a pro retenční čas t_R

kde V_M je mrtvý objem kolony. Mrtvému retenčnímu objemu přísluší mrtvý retenční čas t_M, což je retenční čas složky (inertu), která není v koloně zadržována a pohybuje se stejnou rychlostí jako mobilní fáze.