萃取机理主要研究萃取剂与被萃物如何相互作用，生成的萃合物具有什么样的结构等问题。根据萃取机理的不同，通常将萃取体系分为四类。
(1)酸性络合萃取体系
被萃物为水合阳离子或其他形式络阳离子，萃取剂是弱酸性有机酸，萃取机理为阳离子交换，反应通式为：
式中，HA代表酸性萃取剂，物种上带横线者为有机物，不带横线者为在水相。酸性络合萃取又可分为酸性螯合萃取、酸性磷型萃取、羧酸萃取三种情况。
(2)中性络合萃取体系
萃取剂是中性有机物，被萃物是无机盐，萃合物是在有机相也不电离的中性络合物。其萃取机理是，中性无机盐中的金属离子，氧化数虽已满足，但配位数并未满足，而磷酰基上的氧离子可与金属离子直接配位，形成溶剂化，使被萃物疏水亲油进入有机相。
(3)离子缔合萃取体系
离子缔合萃取的实质是金属离子一有机碱一电负性配位体形成的混配性络合物。它可分为两种情况:一是金属络阴离子与有机络阳离子缔合，叫做金属络阴离子萃取;主要指胺盐萃取及详盐萃取。二是有机金属络阳离子与水相中较大的酸根络阴离子靠静电引力形成电中性的缔合性络合物，叫做金属络阳离子萃取，例如杂环碱与冠醚萃取。
〔4)协同萃取体系
当萃取体系中含有两种或两种以上萃取剂时，称为二元或多元体系。在
该体系中，若被萃组分的分配系数显著地大于在相同条件下单个萃取剂分别使用时的分配系数之和，则称为协萃体系，或有协同效应;反之，则叫反协同效应。在理想情况下，分配系数符合叠加原理。
寻找有效的动力学协萃剂是萃取动力学研究中一个重大课题，协同萃取可大大提高分配系数，缩短平衡时间，在生产中意义重大。
