Gaschromatographie ist eine Form der Chromatographie, bei der die zu untersuchende Stoffprobe zu Beginn in einen gasförmigen Zustand versetzt wird.

Das Gas wird in ein Glas- oder Metallrohr eingeführt und mittels eines Trägergases durch das Rohr transportiert. Dieses Rohr bezeichnet man als Trennsäule, da in ihr das Stoffgemisch in seine einzelnen Bestandteile zerlegt wird.
Die Innenfläche des Rohres besitzt eine poröse Oberfläche und ist zusätzlich mit einer schwer flüchtigen Flüssigkeit überzogen. Wenn nun das Gas entlang der Oberfläche wandert, reagieren die Substanzen mit der Flüssigkeit, d.h. sie treten mit ihr in Wechselwirkung. Da jeder Stoff unterschiedliche chemische Eigenschaften hat, ist auch jede Reaktion mit der Säulenoberfläche spezifisch. Das Ergebnis der Reaktionen ist, dass die im Stoffgemisch enthaltenen Substanzen unterschiedliche Wanderungsgeschwindigkeiten erreichen.

Am Ende der Säule befindet sich ein Detektor, der kontinuierlich das austretende Gas misst. Der Detektor leitet die Signale an einen Schreiber weiter, welcher den Austritt der einzelnen Bestandteile des Gemisches in Form von Spitzen, sogenannte Peaks aufzeichnet. Die Kurve, die dabei entsteht, nennt man Chromatogramm. Anhand der Peaks können die Probenbestandteile und deren Konzentrationen genauestens identifiziert werden.

Die Gaschromatographie ist Bestandteil der Haaranalyse.