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氣相色譜的優點是能對多種組分的混合物進行分離分析(這是光譜、質譜法所不能的)。但由于能用于色譜分析的物質很多，不同組分在同一固定相上色譜峰出現時間可能相同，僅憑色譜峰對未知物定性有一定困難。
對于一個未知樣品，首先要了解它的來源、性質、分析目的；在此基礎上，對樣品可有初步估計；再結合已知純物質或有關的色譜定性參考數據，用一定的方法進行定性鑒定。
GC能直接分析的樣品通常是氣體或液體，固體樣品在分析前應當溶解在適當的溶劑中，而且還要保證樣品中不含GC不能分析的組分(如無機鹽)，可能會損壞色譜柱的組分。這樣，我們在接到一個未知樣品時，就必須了解的來源，從而估計樣品可能含有的組分，以及樣品的沸點范圍。如果樣品體系簡單，試樣組分可汽化則可直接分析。如果樣品中有不能用GC直接分析的組分，或樣品濃度太低，就必須進行必要的預處理，如采用吸附、解析、萃取、濃縮、稀釋、提純、衍生化等方法處理樣品。
所謂儀器配置就是用于分析樣品的方法采用什么進樣裝置、什么載氣、什么色譜柱以及什么檢測器。
一般應首先確定檢測器類型。碳氫化合物常選擇FID檢測器，含電負性基團(F、Cl等)較多且碳氫含量較少的物質易選擇ECD檢測器;對檢測靈敏度要求不高，或含有非碳氫化合物組分時，可選擇TCD檢測器;對于含硫、磷的樣品可選擇FPD檢測器。
對于液體樣品可選擇隔膜墊進樣方式，氣體樣品可采用六通閥或吸附熱解析進樣方法，一般色譜僅配置隔膜墊進樣方式，所以氣體樣品可采用吸附-溶劑解析-隔膜墊進樣的方式進行分析。
根據待測組分性質選擇適合的色譜柱，一般遵循相似相容規律。分離非極性物質時選擇非極性色譜柱，分離極性物質時選擇極性色譜柱。色譜柱確定后，根據樣本中待測組分的分配系數的差值情況，確定色譜柱工作溫度，簡單體系采用等溫方式，分配系數相差較大的復雜體系采用程序升溫方式進行分析。
常用的載氣有氫氣、氮氣、氦氣等。氫氣、氦氣的分子量較小常作為填充柱色譜的載氣;氮氣的分子量較大，常作為毛細管氣相色譜的載氣;氣相色譜質譜用氦氣作為載氣。
當樣品準備好，且儀器配置確定之后，就可開始進行嘗試性分離。這時要確定初始分離條件，主要包括進樣量、進樣口溫度、檢測器溫度、色譜柱溫度和載氣流速。進樣量要根據樣品濃度、色譜柱容量和檢測器靈敏度來確定。
樣品濃度不超過10mg/mL時填充柱的進樣量通常為1-5uL，而對于毛細管柱，若分流比為50：1時，進樣量一般不超過2uL。進樣口溫度主要由樣品的沸點范圍決定，還要考慮色譜柱的使用溫度。原則上講，進樣口溫度高一些有利，一般要接近樣品中沸點最高的組分的沸點，但要低于易分解溫度。
分離條件優化目的就是要在最短的分析時間內達到符合要求的分離結果。在改變柱溫和載氣流速也達不到基線分離的目的時，就應更換更長的色譜柱，甚至更換不同固定相的色譜柱，因為在GC中，色譜柱是分離成敗的關鍵。
所謂定性鑒定就是確定色譜峰的歸屬。對于簡單的樣品，可通過標準物質對照來定性。就是在相同的色譜條件下，分別注射標準樣品和實際樣品，根據保留值即可確定色譜圖上哪個峰是要分析的組分。
定性時必須注意，在同一色譜柱上，不同化合物可能有相同的保留值，所以，對未知樣品的定性僅僅用一個保留數據是不夠的，雙柱或多柱保留指數定性是GC中較為可靠的方法，因為不同的化合物在不同的色譜柱上具有相同保留值的幾率要小得多。條件允許時可采用氣相色譜質譜聯機定性。
要確定用什么定量方法來測定待測組分的含量。常用的色譜定量方法不外乎峰面積(峰高)百分比法、歸一化法、內標法、外標法和標準加入法(又叫疊加法)。峰面積(峰高)百分比法最簡單，但最不準確。只有樣品由同系物組成、或者只是為了粗略地定量時該法才是可選擇的。
相比而言，內標法的定量精度最高，因為它是用相對于標準物(叫內標物)的響應值來定量的，而內標物要分別加到標準樣品和未知樣品中，這樣就可抵消由于操作條件(包括進樣量)的波動帶來的誤差。至于標準加入法，是在未知樣品中定量加入待測物的標準品，然后根據峰面積(或峰高)的增加量來進行定量計算。其樣品制備過程與內標法類似但計算原理則完全是來自外標法。標準加入法定量精度應該介于內標法和外標法之間。
所謂的方法驗證，就是要證明所開發方法的實用性和可靠性。實用性一般指所用儀器配置是否全部可作為商品購得，樣品處理方法是否簡單易操作，分析時間是否合理，分析成本是否可被同行接受等。可靠性則包括定量的線性范圍、檢測限、方法回收率、重復性、重現性和準確度等。
氣相色譜儀作為現代主流的檢測設備，其工作原理并不難懂，但設備使用有著嚴格的操作程序。每個使用環節都一定的要求，從氣源、設備到外界環境條件都有特殊要求。只有了解了這些要求才能高效、快捷地使用氣相色譜儀。
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