虽然现代毛细管GC是一种高效分离技术，但对于非常复杂的混合物（如石油样品），仅用一根色谱柱往往达不到完全分离的目的。于是有人提出用多根色谱柱的组合来实现完全分离。第二根色谱柱与第一根具有不同的固定相或选择性。这样，混合物在第一根色谱柱上预分离后，将需进一步分离的组分转移到第二根柱上进行更为有效的分离，这就是多维 GC 的基本思想。
组成非常复杂的混合物样品（例如石油产品），仅用一根色谱柱往往不能达到完全分离的目的，那么就需要第二根甚至更多的色谱柱的组合来实现完全分离，这就是多维色谱的基本原理。
C-GC、GC-LC、GC-MS、GC-FTIR 等联用技术都可以认为属于多维色谱技术，分析除 了提供保留信息之外还可以同时提供质荷比或者光谱信息，目前应用较多的多为二维分离技术。多维色谱的目的：提高峰容量、提高选择性、提高工作效率、提高定量精度。
无论采用何种方式实现GC-GC分离，其目的不外乎下面所列四种：
（1）提高峰容量 采用两根色谱柱，如染其固定相不同，则总的峰容最将远大于两柱单独使用时的峰容量之和，最大峰容量可以是两柱单独使用时峰容量之乘积。故GC-GC对非常复杂的混合物的分离是很有用的。
（2）提高选择性如果混合物中只有几种为日标化合物，就采用对这儿种日标化合物有特殊选择性的第二GC，而第一GC只是作为预分离方法将目标化合物与其他组分分离。比如异构体、特别是光学异构体的分离，第一GC采用普通柱进行粗分，然后将相关组分送入第二 GC （如手性柱）进行选择性分离。
（3）提高工作效率在很多情况下，待测目标化合物仅是混合物中少数几种组分，因此，只要这些组分从第一GC柱流出而进入第二GC后，第一GC中的其他组分就可以用反吹或快速升温吹扫等技术放空。与此同时，第二GC进行目标化合物的分离。这样就大大缩短了分析时间。在制备色谱中，这样做是很有效的。
（4）提高定量精度分离效率提高，定量精度当然也就提高了。特别是痕量分析中，当痕量组分的峰紧挨着溶剂或主成分出峰时，我们可以将只含痕最组分的第一GC流出物送入第二GC进行分离。这样，溶剂或主成分的大峰就不会影响痕量组分的定量。
二维色谱(GC+GC)是一种部分多维技术，第一 GC 的流出物只有部分组分进入第二 GC 进 行分析，原理如下图所示
样品进入色谱柱 1，在检测器得到色谱图 1，如果 A 部分（时间宽度为）的色谱分离不良， 可以设法将 A 部分转移到色谱柱 2（一般情况下与色谱柱 1 有不同的分离特性），将 A 部分再 次进行分离，在另外的检测器上得到色谱图 2，从而提高了整个系统的分离能力。
实际情况比较复杂，系统中可能会有多于两个的检测器和色谱柱。二维色谱硬件结构如下图所示：
需要注意的是，注意时间 t 和 t1 的长短可以是不同的（与全二维色谱系统不同），色谱图 2 的总时间可能会大于 A 部分的时间宽度，那么如果需要分析色谱图 1 中的更多组分，可能需 要多次进行转移，分析操作可能需要执行多次
首先我们要明确，只有当第二根色谱柱能提供比第一根色谱柱更为有效的分离，获得更多的定性定量信息时，GC-GC才被称为二维技术。实现此目的的途径有两种，一种是采用不同的色谱柱，包括① 柱尺寸不同，如第一GC用填充柱进行预分离，第二GC用毛细管柱实现相对完全分离；②固定相不同，如第一GC采用非极性固定相将混合物按沸点分为几组，第二GC采用相对极性的固定相或特殊选择性固定相实现侮组的进一步分离：③ 相比不同或柱容量不同，如第一GC柱容量大，对大量的样品进行预分离，第二GC则采川柱容量相对小但柱效更高的色谱柱对来自第一GC的样品进行更详细的分离。实现二维GC的第二种途径是采用不同的操作条件，如不同的柱温程序和不同的载气流速。这往往需要较为复杂的仪器设备，比如要两个柱箱及相互独立的控制系统。
S-样品；I-进样口；C-色谱柱；D-检测器；T-捕集器
两根GC柱有多种组合方式。如图所示，其中A是普通单通道GC系统，可叫做一维GC，B为双通道并联柱系统，一次进样两根柱同时分析，可以提高工作效率。C为一维双通道检测系统，可进行选择性检测；D为一维串联柱系统，鼓大的总分离能力为两柱之和，但两根柱的固定相若不同，第一柱分离开的组分也可能在第二柱上共流出。E则为二维GC系统，这里来自第一GC的组分可被捕集管T收集，然后送入第二GC作进一步分离。两根柱的固定相不同，尺寸也可以不同，温度和载气流速等操作条件均可独立控制。
目前，多维优的模式大体上分为两类，即部分多维分离和全多维分离。前者指第一GC图上只有部分组分进入第二GC进行二次分离。即所骨“中心切割（heat-cutting）”技术。后者则是将第一GC分离后的所有组分都送入第二GC进行二次分离，即所谓“完全（comprehensive）GC-GC”。这两种模式在仪器要求上有很大的不同，下面就来讨论其仪器构造。
我们来一起看看十通阀，它在这些特殊气相上也经常可以见到，它的配置看起来更加复杂，也能实现更多的功能。接下来，我们来看看具体的阀图。当阀处于off状态时，载气从7号口进入，到6号出来直接进入色谱柱C，
而另外一路载气，从4号进，5号出，然后经过色谱柱B，进行放空。
这时候我们将样品注入阀，经过10号和1号口，将样品环充满，最后从9号口出来。
在样品稳定一小段时间后，阀切换到on的状态。请注意这个时候，阀的所有流路都改变了。一路载气通过7号口进，到8号口出，将样品带入到色谱柱B，并在上面进行分离，
率先从色谱柱B出来的样品继续进入色谱柱C，进行再次的分离。
在某个时间点，阀再次切换回off。这个时候，已经处于色谱柱C的样品不受影响，继续进行分离。而仍然处于色谱柱B的样品，被另一路载气反冲出色谱柱B。
这就是十通阀的进样加反吹的功能。它可以先将样品带入色谱柱B进行一次分离，将较轻，先出峰的组分引入色谱柱C进行二次分离，然后将不需要的较重的组分，反吹出色谱柱，避免了色谱柱的污染，也加快了分析的速度。我们还可以在十通阀后面串接一个六通阀来做隔离阀，它可以将从色谱柱C出来的部分组分，先转移到色谱柱D上隔离锁定，
接着阀切换，已经在色谱柱C上得到很好分离的样品，可以直接进入TCD检测器。
阀再次切换，被隔离在色谱柱D上的样品继续分离，最终进入TCD检测器。
我们还可以再加入另外一个通道，通过一个六通阀引入样品，在色谱柱A上实现分离，
并在其后串接一个分流进样口对高浓度的样品实现分流的功能，然后进入到FID检测器进行检测。
这张色谱图是具体的出峰结果，在FID通道我们可以看到，从C1到C7都能得到很好的分离，
在TCD通道，CO2，O2，N2和C1也能很好的分开，C1以上的组分已经通过十通阀反吹掉了，避免了它们对于色谱柱和其后分析的影响。这时候大家是否发现，看似复杂的阀图，只要搞清楚流路的情况，以及每个色谱柱对应分离的组分，也不是那么难懂了呢？ 我们再来看看下面一个例子。这是分析痕量CO和CO2的配置图。
首先通过预柱B将CO，CO2，C1与C2及以上较重组分的烷烃分开，将CO，CO2，CH4转移到色谱柱A上进行分离。
从色谱柱A分离出来的CO和CO2通过镍催化反应气，
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