Fastfase ektraksjon består av fire trinn: 1) Kondisjonering av kolonnen med løsningsmiddelet som prøven er løst i. 2) Retensjon i kolonnematerialet av de kjemiske forbindelsene man ønsker oppkonsentrert og renset, men hvor også interfererende stoffer fester seg. 3) Rensing hvor uønskede stoffer vaskes ut av kolonnen. 4) Eluering og oppsamling av de ønskete stoffene. Mange av de organiske løsningsmidlene er giftige og prosessene må utføres i avtrekk.
Silisiumbaserte (silika) sorbenter dominerer i fastfaseekstraksjon. Disse har kontrollerbare faste partikkel og porestørrelser, samt overflater. De gir mekanisk styrke og kjemisk stabilitet overfor de fleste organiske løsemidler. Det er forskjellige typer silikabaserte fastfaser med forskjellig polaritet.
De upolare fasene angitt i rekkefølge med økende polaritet er C18 (oktadecyl), C2 (etyl), CH (sykloheksyl) og Ph (fenyl). Stoffer bindes til fasene ved Van der Waalske krefter (2-10 kJ mol-1. C18 gir relativt uselektiv retensjon og eluering. For både upolare faser og ionebytterfaser er metanol, acetonitril og aceton blandbare med vann, og gode kondisjonerings og elueringsløsninger, men husk HMS og datablad ved bruk av organiske løsemidler. Imidlertid, fastfase ekstraksjon reduserer bruken av løsemidler sammenlignet med mer tradisjonelle metoder, og er således mer miljøvennlig. Hydrogenbindinger er i størrelsen 20-50 kJ mol-1. Coulomtiltrekning for ioner 100-400 kJ mol-1.
Polare faser er CN (cyanopropyl), 2OH (diol), NH2 (aminopropyl) og Si (silika). For disse bruker man upolare kondisjonerings- og elueringsløsninger. Stoffer bindes til fasene ved dipoltiltrekning og hydrogenbinding.
Av ionebytterfaser har man SCX (sterk kationbytter), CBA (svak kationbytter), SAX (sterk anionbytter) og NH2 (svak anionbytter). Stoffer bindes til fasene ved elektrostatisk tiltrekning. Eluering ut av kolonnen skjer ved 1) nøytralisering av sorbent eller alanytt eller 2) utbytting med et annet ion.