氣相色譜主要由載氣系統、進樣系統、分離系統（色譜柱）、檢測系統以及數據處理系統構成。

一、載氣系統
載氣系統包括氣源、氣體凈化器、氣路控制系統。載氣是氣相色譜過程的流動相，原則上說只要沒有腐蝕性，且不干擾樣品分析的氣體都可以作載氣。常用的有H2、He、N2、Ar 等。在實際應用中載氣的選擇主要是根據檢測器的特性來決定，同時考慮色譜柱的分離效能和分析時間。載氣的純度、流速對色譜柱的分離效能、檢測器的靈敏度均有很大影響，氣路控制系統的作用就是將載氣及輔助氣進行穩壓、穩流及凈化，以滿足氣相色譜分析的要求。

二、進樣系統
進樣系統包括進樣器和汽化室，它的功能是引入試樣，并使試樣瞬間汽化。氣體樣品可以用六通閥進樣，進樣量由定量管控制，可以按需要更換，進樣量的重復性可達0.5%。液體樣品可用微量注射器進樣，重復性比較差，在使用時，建議在注射器大容量下使用。工業流程色譜分析和大批量樣品的常規分析上常用自動進樣器，重復性很好。在毛細管柱氣相色譜中，由于毛細管柱樣品容量很小，一般采用分流進樣器，進樣量比較多，樣品汽化后只有一小部分被載氣帶入色譜柱，大部分被放空。汽化室的作用是把液體樣品瞬間加熱變成蒸汽，然后由載氣帶入色譜柱。

三、分離系統
分離系統主要由色譜柱組成，是氣相色譜儀的心臟，它的功能是使試樣在柱內運行的同時得到分離。色譜柱基本有兩類：填充柱和毛細管柱。填充柱是將固定相填充在金屬或玻璃管中（常用內徑4 mm）。毛細管柱是用熔融二氧化硅拉制的空心管，也叫彈性石英毛細管。柱內徑通常為0.1mm～0.5mm，柱長30m～50m，繞成直徑20cm左右的環狀。用這樣的毛細管作分離柱的氣相色譜稱為毛細管氣相色譜或開管柱氣相色譜，其分離效率比填充柱要高得多。

四、檢測器
檢測器的功能是對柱后已被分離的組分的信息轉變為便于記錄的電信號，然后對各組分的組成和含量進行鑒定和測量，是色譜儀的眼睛。原則上，被測組分和載氣在性質上的任何差異都可以作為設計檢測器的依據，但在實際中常用的檢測器只有幾種，它們結構簡單，使用方便，具有通用性或選擇性。檢測器的選擇要依據分析對象和目的來確定。

五、數據處理系統
數據處理系統目前多采用配備操作軟件包的工作站，用計算機控制，既可以對色譜數據進行自動處理，又可對色譜系統的參數進行自動控制。