气相色谱仪的基本结构有分析单元和显示单元两部分。前者主要包括气源及控制计量装置、取样装置、恒温器和色谱柱。后者主要包括验证器和自动记录器。色谱柱（包括固定相）和校准器是气相色谱仪的核心部件。
(1)载气系统气相色谱仪中的气路是一个封闭的管道系统，载气在其中连续运行。整个载气系统要求载气纯净、气密性好、流量稳定、流量测量准确。
(2)进样系统进样是将气体或液体样品快速定量地添加到色谱柱的上端。
(3)分离系统分离系统的核心是色谱柱，用于将多组分样品分离成单个组分。色谱柱有两种类型：填充柱和毛细管柱。
(4)检测系统检测器的作用是将色谱柱分离的样品组分根据其特性和含量，转换为电信号，经放大后由记录仪记录成色谱图。
(5)信号记录或计算机数据处理系统近年来，气相色谱仪主要采用色谱数据处理器。色谱数据处理器可以打印和记录色谱图，可以将处理后的结果，如保留时间、被测组分的质量分数等打印在同一张记录纸上。
(6)温度控制系统用于控制和测量色谱柱、检测器和气化室的温度，是气相色谱仪的重要组成部分。气相色谱仪分为两类：一类是气固色谱仪，一类是气液分布色谱仪。这两种色谱仪分离的固定相不同，但仪器结构相同。
