Chiết xuất lỏng-lỏng mang lại nhiều lợi ích phân tích cho các nhà khoa học và nhà hóa học. Nó được sử dụng để chiết xuất một chất tan từ một dung dịch khác, thường là một dung dịch nhị phân. Điều này được hoàn thành thông qua việc tiếp xúc với dung môi thứ hai không thể trộn lẫn với dung dịch, theo Thermopedia. Trong những trường hợp phức tạp hơn, chiết xuất lỏng-lỏng được sử dụng trên các dung dịch có nhiều thành phần khác nhau và tách chúng riêng lẻ với nhau.
Chiết xuất lỏng-lỏng là một loại quá trình phân tách cho phép các hợp chất khác nhau được tách ra dựa trên khả năng hòa tan của chúng. Điều này liên quan đến việc sử dụng các chất lỏng không thể trộn lẫn khác nhau. Chất lỏng được sử dụng trong quá trình này thường là nước và dung môi. Đây là một quá trình hóa học phổ biến và có một số thiết bị thực hiện nhiệm vụ này.
Ngoài việc giúp nghiên cứu các giải pháp nhất định, chiết xuất lỏng-lỏng còn có các ứng dụng công nghiệp. Loại chiết xuất này thường được sử dụng trong các cơ sở công nghệ sinh học. Các hóa chất và nhiên liệu được sản xuất sinh học, như tảo, thường được yêu cầu chiết xuất lỏng-lỏng. Điều này cho phép các kỹ sư tách các thành phần khác nhau của các loại nhiên liệu này. Không phải tất cả các thành phần được lên men và hình thành sinh học đều có thể sử dụng được, vì vậy chúng phải được chiết xuất trong khi vẫn giữ nguyên vẹn phần còn lại của dung dịch hữu ích. Chiết xuất lỏng-lỏng được sử dụng để giảm mức năng lượng cần thiết để chưng cất các dung dịch này.