離子交換法是根據發酵產物的酸堿度、極性和分子大小而進行的分離純化技術。目前，常用的離子交換劑是離子交換樹脂，它上面有許多孔隙。離子交換樹脂可分為兩個組成部分：一部分是不能移動的高分子基團，構成了樹脂的骨架；另一部分是可移動的離子，構成了樹脂的活性基團，離子能夠在骨架中進出。大多數發酵產物都具有酸性或堿性的功能團，并且在培養液中以離子狀態存在。
用離子交換樹脂進行分離純化的大致過程是：當離子交換樹脂浸泡在培養液中時，其中的代謝產物首先被吸附或擴散到離子交換樹脂表面，然后，從離子交換樹脂的表面擴散到內部，并與內部的離子互相交換。被交換出來的離子逐步從離子交換樹脂的內部擴散到培養液中去。堿性的代謝產物，通常用酸性的離子交換樹脂；酸性的代謝產物，則用堿性的離子交換樹脂。交換完畢，再用少量的洗脫劑將代謝產物洗下來。
在發酵工業中，蛋白質、氨基酸、核酸、酶及抗生素常用離子交換樹脂法進行分離提純。這種方法具有成本低、操作方便、提取率高、設備簡單等優點。