A folyadék-folyadék extrakció olyan technika, amely egymással nem elegyedő oldószereket használ az analitok relatív oldhatóságuk alapján történő megoszlására. A minta és a vele nem elegyedő oldószer rázótölcsérben való rázatása során az extraháló oldószerbe migrálnak a mintából meghatározandó komponensek. Nyugalmi helyzetben a két oldószer szétválik, ezért fizikailag elválaszthatóak egymástól.
Ez a technika hasonló az SLE-hez, mivel vízzel nem elegyedő oldószereket használnak az analitok oldhatóságuk alapján történő megoszlására. Az SLE-vel ellentétben azonban a folyadék-folyadék extrakció erőteljes rázást igényel, amivel a szerves oldószer apró cseppekre bomlik, ami lehetővé teszi, hogy a vizes mintában lévő analitok a nagy érintkezési felületen keresztül átjussanak az extraháló oldószerbe, amihez nagyobb affinitásuk van, azaz amiben jobban oldódnak. Ezután a két fázis elválasztható.
Az egymással nem elegyedő oldószerek felrázásának hátránya (amellett, hogy ez egy nagyon manuális és időigényes folyamat), hogy ezeknek az apró cseppeknek a képződése emulziót eredményezhet, amelynek felbomlása sok időt és oldószert igényel. Ennek a technikának egy másik hátránya, hogy nagyon nehéz automatizálni, és általában a mintákat sorrendben, nem pedig párhuzamosan lehet feldolgozni, ami csökkenti az egy nap alatt feldolgozható minták számát, így az előkészítés áteresztőképességét.
