離子交換層析是根據蛋白質所帶電荷的差異進行分離純化的一種方法。蛋白質的帶電性是由蛋白質多肽中帶電氨基酸決定的。由于蛋白質中氨基酸的電性又取決于介質中的pH，所以蛋白質的帶電性也就依賴于介質的pH。當pH較低時，負電基團被中和，而正電基團就很多; 在pH較高時，蛋白質的電性與低pH時相反。當蛋白質所處的pH，使蛋白質的正負電荷相等，此時的pH稱為等電點。離子交換層析所用的交換劑是經酯化、氧化等化學反應引入陽性或陰性離子基團制成的，可與帶相反電荷的蛋白質進行交換吸附。帶有陽離子基團的交換劑可置換吸附帶負電荷的物質，稱為陰離子交換劑，如DEAE-纖維素樹脂;反之稱為陽離子交換劑，如CM-纖維素樹脂。不同的蛋白質有不同的等電點，在一定的條件下解離后所帶的電荷種類和電荷量都不同，因而可與不同的離子交換劑以不同的親和力相互交換吸附。當緩沖液中的離子基團與結合在離子交換劑上的蛋白質相競爭時，親和力小的蛋白質分子首先被解吸附而洗脫，而親和力大的蛋白質則后被解吸附和洗脫。因此，可通過增加緩沖液的離子強度和/或改變酸堿度，便可改變蛋白質的吸附狀況，使不同親和力的蛋白質得以分離。