尺寸排阻色譜儀不是根據組分與兩相的相互作用的不同進行分離，而是根據組分分子體積（流體力學體積）或分子大小進行分離。尺寸排阻色譜儀簡稱排阻色譜儀，又稱凝膠色譜儀或分子篩色譜儀，主要用于溶解度、極性、吸附或離子特征無足夠差異的高分子化合物的分離和合成聚合物分子量分布的測定。
尺寸排阻色譜儀采用具有一定孔徑分布的多孔性情性物質作為柱填料，柱填料與流動相平衡后，孔內充滿流動相。當樣品溶液隨流動相流過色譜柱時，比填料最大孔徑大的樣品分子不能擴散進入填料孔內，完全被排阻在填料之外，隨流動相最先流出色譜柱。比填料最小孔徑小的分子可以擴散進入填料的所有孔內，最后流出色譜柱。中等大小的分子可以進入填料的部分孔內，流出色譜柱的順序居中。
由于尺寸排阻色譜儀的分離不是取決于組分與兩相的相互作用，所以不需用梯度洗脫，操作比較簡單，重現性好，出峰順序可以預測，但不能分離具有相同或相似大小的分子，峰容量有限。