روش کروماتوگرافی لایه نازک یا TLC مانند کروماتوگرافی کاغذی یا PC بر روی یک بستر باز انجام می شود. در این روش، صفحاتی از جنس شیشه، آلومینیوم یا پلاستیک با ابعادی مشابه با آنچه که در PC به کار می رود، با یک پودر جامد متخلخل به عنوان فاز ساکن متشکل از ذرات ریز به قطر 5 تا 40 میکرومتر پوشیده می شود. موادی که معمولاً برای این منظور به کار می رود شامل سیلیکاژل، آلومینا، سلولز، پلی آمید و رزین های تبادلگر یونی است. برای بالا بردن چسبندگی و در نتیجه افزایش قدرت مکانیکی صفحه TLC، یک عامل چسباننده مانند کلسیم سولفات با پودر جامد مخلوط می شود. روش عمل مانند کروماتوگرافی کاغذی است. از آنجا که در TLC، پودر سیلیکاژل یا آلومینا از لحاظ شیمیایی خنثی تر از کاغذ است، مواد فعال تری را برای ظاهر کردن و شناسایی ترکیبات می توان به کار برد. بدین منظور از شناساگرهایی که رنگ¬های اختصاصی تولید می کند استفاده می شود. مواد فلوئورسانس را می توان با قرار دادن صفحه زیر نور فرا¬بنفش مشاهده کرد. یک مجموعه کامل برای کروماتوگرافی لایه نازک، شامل: صفحات لایه نازک، وسیله لکه گذاری مناسب، محفظه فرابنفش یا یو وی کابینت دارای دو لامپ فرابنفش با طول موج های مختلف، وسیله مهپاشی واکنشگر برای ظهور کروماتوگرام، محفظه حلال یا تانک کروماتوگرافی، وسیله پوشش گذاری لایه نازک یا TLC coater و لوازم دیگری است.
