В зависимости от положения пластинки и направления потока элюента различают восходящую, нисходящую и горизонтальную тонкослойную хроматографию. По технике работы выделяют фронтальный анализ (когда подвижной фазой служит анализируемая смесь) и обычно используемый элюционный вариант.
Тонкослойная хроматография применяется для разделения и анализа как органических и неорганических веществ: практически всех неорганических катионов и мн. анионов, в т.ч. близких по свойствам ионов благородных металлов, РЗЭ, а также полимеров, лекарственных средств, пестицидов, аминокислот, липидов, алкалоидов и т. д. С помощью метода тонкослойной хроматографии удобно анализировать микрообъекты (малые количества в-в), оценивать чистоту препаратов, контролировать технологические процессы и состав сточных вод, изучать поведение различных ионных форм элементов, предварительно подбирать условия для колоночной хроматографии. Метод тонкослойной хроматографии предложен Н.А. Измайловым и М.С. Шрайбер в 1938.