液液萃取機在工作的過程中具有大表面的填充物可提高萃取效率、防止水溶液樣品（被硅藻土吸附的）和有機萃取溶劑之間的乳化。此技術操作簡單，可以用于含有誤用藥物的體液的萃取。可先使用樣品潤濕萃取小柱中的吸附劑幾分鐘后，再將有機萃取溶劑加入到萃取小柱中。當有機溶劑還保存在萃取小柱中時（已經含有萃取物質），分別調節pH值在4.5 和9.0 時，以萃取樣品中的酸性或堿性物質。

液液萃取機的系統是采用流動注射分析的原理。流動注射分析與液相色譜基本一樣，只是它使用開口窄孔管（萃取環），而液相色譜使用填充柱。在簡單的液 - 液萃取"中，欲測物質連續地被引入含有活性的或者絡合試劑水相中，或者有機樣品溶液連續地或間歇性地被引入含有活性的或者絡合試劑水相中。

液液萃取機的化學反應或者是絡合作用在混合反應環中發生并生產可萃取的組分，在進行使用時然后含有萃取組分的多水蒸氣在相沉淀器中應用有機不相容的溶劑被沉淀，在那兒，以另一種形式形成小的可再生成的液珠。由于沉淀的溶劑部分通過萃取環運動，有機或多水溶劑弄濕了內壁，根據萃取環的彎管類型，產生了一個薄膜并由此作為一個界面，進行欲測物質的分配過程。

液液萃取機的萃取效率是萃取環中保持時間、沉淀量、環直徑尺寸和結構材料的函數。在萃取環的終端，水或有機溶劑在相沉淀器中被不斷地分離。含有被測物質的部分常常使用流過監測器測量，不想要的部分被直接地排除掉。也有學者研究了更復雜的在線萃取系統，應用膜分離器件、吸收水的微柱分離器、預濃縮裝置等濃縮欲測定物質。