从萃取机理分析，液液萃取过程可以分为简单分子萃取、中性络合萃取、酸性络合萃取、离子缔合萃取和协同萃取5个类型。如果按照萃取过程中萃取剂和待分离物质之间是否发生化学反应来分类，萃取分离也可以分为物理萃取和化学萃取两大类。简单分子萃取属于物理萃取，中性溶剂化络合萃取、酸性络合萃取、离子对缔合萃取和协同萃取等则属于化学萃取。

　　物理萃取是基本上不涉及化学反应的物质传递过程。它利用溶质在两种互不相溶的液相中不同的分配关系将其分离开来。依据“相似相溶”规则，在不形成化合物的条件下，两种物质的分子大小与组成结构越相似，它们之间的相互溶解度就越大。选择物理萃取的萃取剂往往首先要依靠这一原则。物理萃取过程比较适合于回收和处理疏水性较强的溶质体系，如含氮、含磷类有机农药、除草剂以及硝基苯等。物理萃取对于极性有机物稀溶液的分离常常是不理想的。选择分配系数大的溶剂作萃取剂时，该溶剂在水中的溶解度也大。这无疑会在工艺过程中带来较大量的溶剂流失、二次污染或加重残液脱溶剂的负荷。

　　许多液液萃取体系，其过程伴有化学反应，即存在溶质与萃取剂之间的化学作用。这类伴有化学反应的传质过程，一般称作化学萃取。无机酸、金属离子（或金属络离子）等的化学萃取曾经是十分活跃的领域，有关该类过程的化学萃取机理已形成了比较成熟的系列成果，并汇集于多本溶剂萃取化学的专著和数以万计的各类科学论文之中。

　　基于可逆络合反应的萃取分离方法（简称络合萃取法）对于极性有机物稀溶液的分离具有高效性和高选择性。在这类工艺过程中，稀溶液中待分离溶质与含有络合剂的萃取溶剂相接触，络合剂与待分离溶质反应形成络合物，并使其转移至萃取相内。第二步则是进行逆向反应使溶质得以回收，萃取溶剂循环使用。待分离溶质为极性有机物的络合萃取的过程机理有其特定的复杂性。例如，由于络合剂之间、络合剂与稀释剂之间、络合剂与待分离溶质之间、络合剂与水分子之间都有出现氢键缔合的可能，这就使有机相内萃合物组成的确定十分复杂。又如，络合萃取法分离过程中的络合剂、稀释剂及待分离溶质都是有机化合物，这些有机化合物分子所拥有的特殊官能团带来的诱导效应、共轭效应以及空间位阻效应等都将影响萃合物的成键机理等。近年来，络合萃取工艺及过程机理的研究工作，已经成为化工分离技术研究开发的一个重要方面。