熱解吸也被稱為熱脫附，一般，根據揮發性和半揮發性組分從采樣管中解吸之后是否再進行冷聚焦濃縮，可將熱解吸裝置分為一次熱解吸裝置和二次熱解吸裝置。

使用一次熱解吸裝置分析樣品，在完成樣品采集之后，分析過程主要包括解吸/脫附，進樣和老化等步驟：采樣管在高溫下將吸附的樣品釋放出來，一定時間之后，在載氣的作用下帶入氣相色譜儀器進行分析。分析完成后，一般需要對采樣管進行老化以降低和消除殘留。

一次熱解吸裝置因為價格便宜、操作簡單獲得了非常廣泛的使用，多用于使用填充柱或者大口徑毛細柱（0.53mm內徑毛細柱）的分析，細口徑毛細柱也有使用；如果需要更高的靈敏度和更佳的峰形，一般會使用二次熱解吸裝置。

使用二次熱解吸裝置分析樣品，在完成樣品采集之后，分析過程主要包括一次解吸/脫附，富集，二次解吸/脫附，進樣和老化等步驟。完成樣品采集之后，將采樣管按照要求正確安裝在熱解吸儀器上；通過一次解吸使采樣管在高溫下將吸附的樣品釋放出來；采樣管中吸附的樣品釋放出來之后被帶入低溫冷阱（與采樣管中吸附劑相同，處于低溫，體積更小且可以迅速升溫）進行二次濃縮和富集，然后快速升溫釋放并被載氣帶入氣相色譜儀器進行分析；分析完成后，一般需要對采樣管進行老化以降低殘留。

二次熱解吸裝置由于對樣品進行了再一次的濃縮，因此來講檢出限低，可以測量微量和痕量濃度范圍的樣品；目前儀器的自動化程度也較高，在多個領域等到了廣泛的應用。