固相萃取（SPE）有三個重要的過程：首先，樣品通過吸附床，樣品中的分析物被固體吸附劑完全萃取出來；其次，使用一種溶劑將干擾組分從吸附劑中洗脫下來；最后，使用另一種溶劑將分析物從吸附劑上洗脫下來，得到的溶液再進行蒸發、濃縮等。固相微萃取（SPME）是利用平衡萃取和選擇性吸附的原理將分析物從樣品體系中轉移到萃取涂層上。第一步是將萃取涂層置于樣品中，由于選擇性涂層對分析物有極強的親和性，因而分析物被有選擇性的萃取；第二步將纖維涂層上萃取的物質直接在分析儀器中解吸。這中間不需要清洗的步驟。
兩者的區別首先體現在吸附劑/萃取涂層的選擇性上，固相萃取著重于吸附劑的高容量以避免樣品穿透，固相微萃取著重于涂層的選擇性；其次，固相萃取吸附劑的量較大，會吸附大量非目標分析物且洗脫時候分析物會難以避免損失，固相微萃取由于是萃取涂層，非目標化合物通常不會被大量富集；再者，固相萃取的吸附劑需要將待測物洗脫、濃縮之后進行分析，固相微萃取則可以直接對萃取涂層上的待測物進行分析。