A cromatografia de troca iônica utiliza colunas cromatográficas que separam as moléculas com base na sua carga líquida. São usados compostos com grupamentos funcionais positiva ou negativamente carregados, tais como, dietilaminoetil ou carboximetila, covalentemente ligados a uma matriz sólida porosa (ex.: resinas à base de acrílico, agarose, sílica ou estireno divinilbenzeno) para formar trocadores de cátions ou ânions

A cromatografia de filtração em gel separa as moléculas de acordo com seu tamanho e forma. Utiliza esferas porosas de um polímero insolúvel, mas muito hidratado, como a agarose, dextrana ou poliacrilamida. As esferas contêm poros de diferentes tamanhos. A técnica é aplicada apenas no fracionamento de proteínas

Quando uma solução contendo proteínas com cargas positivas e negativas é aplicada à coluna contendo um trocador de cargas de sinal contrário, as moléculas carregadas ligamse por meio de interações iônicas a trocadores de cátions e ânions. Moléculas neutras ou carregadas com as mesmas cargas, movem-se através da coluna sem serem captadas. A separação das moléculas carregadas é usualmente realizada em solução-tampão com concentrações de íons salinos e pH apropriados (determinam os estados de ionização da molécula) que progressivamente, vão enfraquecendo as ligações iônicas

A cromatografia de troca iônica é usada em várias separações e purificações de moléculas biológicas, tais como: proteínas, peptídeos, aminoácidos, nucleotídeos e isoenzimas