有機溶劑萃取常稱為液－液萃取，是指用一種與水不互溶的具有萃取能力的有機溶劑（萃取劑）與被萃取的水溶液混合，經過充分攪拌后，由于二者相對密度不同，經過澄清而分為兩層，一層是有機相（萃取相），另一種是水相（萃余相）。在兩相平衡時，被萃取物質按一定的濃度比分配于兩相中，從而達到分離、凈化或富集的目的。
這種方法可以分離性質上非常相似的金屬（如鋯和鉿，鉭和鈮，鎳和鈷，稀土元素等），凈化溶液除去其中微量的雜質。
有機溶劑萃取過程主要是有萃取和反萃取兩個操作過程，反萃取是使被萃取物質返回水相的過程；有時則為萃取、洗滌和反萃取的三個操作過程，洗滌是雜質的反萃取過程，而被萃取物則大部分仍在有機相中萃取，洗滌和反萃取均為液－液兩相間的傳質過程，其操作包括兩相的混合和分離。兩相僅接觸一次，然后分別取出萃取液和萃余液是單級萃取，這往往達不到有效的分離，在實際生產中，常常把若干個萃取器串聯起來，使有機相和水相多次接觸從而大大提高了分離效果，這種多級接觸常稱為串級萃取。
