色谱定性分析就是要确定各色谱峰所代表的化合物。由于各种物质在一定的色谱条件下均有确定的保留值，因此保留值可作为一种定性指标。目前各种色谱定性方法都是基于保留值的。
但是不同物质在同一色谱条件下，可能具有相似或相同的保留值，即保留值并非专属的。因此仅根据保留值对一个完全未知的样品定性是困难的。如果在了解样品的来源、性质、分析目的的基础上，对样品组成作初步的判断，再结合下列的方法则可确定色谱峰所代表的化合物。
1、利用纯物质对照定性在一定的色谱条件下，一个未知物只有一个确定的保留时间。因此将已知纯物质在相同的色谱条件下的保留时间与未知物的保留时间进行比较，就可以定性鉴定未知物。若二者相同，则未知物可能是已知的纯物质；不同，则未知物就不是该纯物质。
纯物质对照法定性只适用于组分性质已有所了解，组成比较简单，且有纯物质的未知物。
2、相对保留值法在某一固定相及柱温下，分别测出组分i和基准物质s的调整保留值，再按上式计算即可。用已求出的相对保留值与文献相应值比较即可定性。
3、加入已知物增加峰高法当未知样品中组分较多，所得色谱峰过密，用上述方法不易辨认时，或仅作未知样品指定项目分析时均可用此法。
首先作出未知样品的色谱图，然后在未知样品加入某已知物，又得到一个色谱图。峰高增加的组分即可能为这种已知物。
4、保留指数定性法保留指数表示物质在固定液上的保留行为，是目前GC中使用最广泛并被国际上公认的定性指标。它具有重现性好、标准统一及温度系数小等优点。
保留指数仅与固定相的性质、柱温有关，与其它实验条件无关。其准确度和重现性都很好。只要柱温与固定相相同，就可应用文献值进行鉴定，而不必用纯物质相对照。