Тонкослойная хроматография и БХ сходны по технике выполнения анализа. В ТСХ порошкообразный твердый сорбент наносят тонким слоем на пластинку, а жидкая подвижная фаза движется вдоль этого слоя. В качестве сорбента используют оксид алюминия, силикагель, целлюлозу и др. Хроматографическое разделение обусловлено переносом компонентов разделяемой смеси вдоль слоя сорбента с различными скоростями в соответствии с их распределением между двумя фазами. Положение зоны каждого компонента также характеризуют величиной R_f.

Тонкослойная хроматография в большей степени развита для разделения и анализа органических соединений. Ее основные достоинства – простота аппаратуры, большая скорость проведения эксперимента, высокая чувствительность (анализ ультрамикроколичеств вещества), возможность определения веществ в сложных смесях. Метод ТСХ по сравнению с БХ является более экспрессным, характеризуется лучшей воспроизводимостью результатов анализа. Его широко используют для идентификации компонентов лекарств, биохимических препаратов, наркотических веществ, токсичных элементов органического и неорганического происхождения в объектах окружающей среды, отходах и т.п.