離子交換色譜是蛋白純化技術中常用的一種純化方法，其原理是指被分離物質所帶的電荷可與離子交換劑所帶的相反電荷結合，這種帶電分子與固定相之間的結合作用是可逆的，在改變pH 或者用逐漸增加離子強度的緩沖液洗脫時，離子交換劑上結合的物質可與洗脫液中的離子發生交換而被洗脫到溶液中。由于不同物質的電荷不同，其與離子交換劑的結合能力也不同，所以被洗脫到溶液中的順序也不同，從而被分離出來。
離子交換劑是由不溶于水的網狀結構高分子聚合物骨架構成，骨架上有許多共價結合的帶電基團，如果側鏈是帶正電基團，就可與帶負離子相結合，稱為陰離子交換劑，吸附帶負電蛋白質。如果側鏈是帶負電的基團，則稱為陽離子交換劑。強離子交換樹脂在寬pH 范圍內保持離子化，而弱離子交換樹脂只在窄pH 值內離子化。