热脱附又称热抽提—热解气相色谱、热蒸发—热解气相色谱。一种特殊的烃源岩热解色谱，其热解器的加热过程分为两个温阶，第一个温阶从室温加热到300℃，相当于一个热脱附（或热抽提、热蒸发）过程，只是将烃源岩中游离的可溶有机质脱附、蒸发出来，所检测到的产物相当于氯仿沥青，未曾发生过化学键的断裂。第二个温阶从300℃加热到600℃，呈现出一个热裂解过程，检测到的化合物都是从干酪根上断裂下来的热解产物。由于用一个六通调节阀控制，在两个温阶连续升温的过程中，可以同时记录热脱附与热裂解两份气相色谱谱图。
热脱附实际上是一套技术组合，它将挥发物从复杂基质中萃取出来并浓缩以用于GC 或GC/MS 分析。对于气体样品（如空气），一种最方便的方法是从装有一种或多种吸附剂的热脱附管中抽取已知的体积。换句话说，可将空气抽取到一个抽空的容器中。可将其他样品（如聚合物、食品、包装材料等）直接放入热脱附管或更大的容器中。
加热时，挥发物从吸附剂或样品本身中释放出来，并被惰性气流带到次级捕集阱。当使用采样罐时，样品通过这个捕集阱被从罐中抽出。由于仪器的不同，捕集阱可能是填充的，也可能不是填充的，而且经常被冷却到低于室温。
最后，次级捕集阱被快速加热，同时用载气吹扫，将脱附的挥发物带入气相色谱仪进行分离和分析。