Екі өлшемді хроматография Кей жағдайларда бір бағанды пайдалану күрделі үлгілердегі аналиттерді анықтау үшін жеткілікті селективтілік бере алмайды. Екі өлшемді хроматография біріншісінен физика-химиялық қасиеттері ерекшеленетін екінші бағанды пайдалану арқылы керек шыңдардың ажыратымдылығын арттырады.[19][20] Екінші бағандағы қатты тіректе тежелу механизмі бірінші бағаннан өзгеше болғандықтан, бір өлшемді хроматографиямен ажыратылмайтын қоосылыстарды екі өлшемді хроматография арқылы бөліп алуға болады. Сонымен қатар, екінші өлшемдегі бөлу бірінші өлшемге қарағанда тезірек жүреді.
Екі өлшемді TLC бөлудің мысалы - төртбұрышты тақтайшаның бір бұрышынан үлгіні бір еріткішпен бөліп, кейін ауамен кептіріп, содан кейін тақтайшаны 90° айналдырып, екінші еріткіште қайта бөлу.
Екі өлшемді хроматографияны GC немесе LC арқылы бөлуге де қолдануға болады. Бұл бөлу әдісін орта бөлігін кесіп алу тәсілі арқылы қолдануға болады,[21] ол үшін бірінші өлшемнің бойынан белгілі бір аймақтар екінші өлшем бойынша бөлу үшін таңдалады да, тек солар ған екінші рет бөлінеді. Екі өлшемді хроматографияда керісінше барлық аналиттерді екінші өлшемге жіберуге де болады.
