薄层色谱TLC也属于液-固吸附色谱。同柱色谱不同的是吸附剂被涂布在玻璃板上，形成薄薄的平面涂层。干燥后在涂层的一端点样，竖直放进一个盛有少量展开剂的的有盖容器中。展开剂接触到吸附剂涂层，借毛细作用向上移动。与柱色谱过程相同，经过在吸附剂和展开剂之间的多次吸附-溶解作用，将混合物中各组分分离成孤立的样点，实现混合物的分离。
薄层色谱TLC的特点：
设备简单，操作方便。只须一块玻璃板和一个层析缸。分析原理与经典柱上色谱相同、但是在敞开的薄层上可以检查混合物的成分是否分开可观察。快速，展开的时间短。比纸上色谱快速。一般纸上色谱需要几小时至几十小时薄层色谱一般只需十几分钟或几十分钟。使用无机吸附剂，薄层色谱可以采用腐蚀性的显色剂，如浓硫酸、浓盐酸和浓磷酸。对于特别难以检出的化合物，可以喷以浓硫酸，然后小心加热，使有机物碳化，显棕斑点，纸纸上色谱则无法检出。广泛地选用各种固定相，比纸上色谱有显著的灵活性。广泛地选用各流动相，比气相色谱灵活。
薄层色谱TLC斑点的扩散作用严重，降低了单位面积小样品的浓度，降低检出灵敏度。薄层色谱TLC扩散作用较少，斑点比较密集，检以灵敏度较高。
薄层色谱TLC适于分析小量样品，也适于大量样品的分离。