水性サンプル、溶解した細胞、ホモジナイズした組織を、等量のフェノール：クロロホルム混合液と混合する。 この混合物を遠心分離機にかける。 フェノールとクロロホルムの混合液は水と混ざらないので、遠心分離によって上部の水相と下部の有機相の2つの相が形成されます。 水相はフェノール：クロロホルムを含む有機相よりも密度が低いので、上部に上昇する。 水よりわずかに高い密度のフェノールを、水よりはるかに高い密度のクロロホルムと混ぜなければならないのは、この密度差のためである。
疎水性の脂質は下層の有機相に、タンパク質は2相の間の界面に、核酸（および塩、糖などのその他の汚染物質）は上層の水相にそれぞれ分離して残ります。 上層水相はピペッティングで除去することができる。 このとき、有機相や界面の物質がピペッティングされないように注意しなければならない。 この手順は、DNAの純度を上げるために、しばしば複数回行われる。 この手順により、PCRやRFLPに使用できる大きな二本鎖DNAが得られる。
混合物が酸性の場合、DNAは有機相に沈殿し、RNAは水性相に残ります。 これは、DNA が RNA よりも容易に中和されるためです。
この手法には、法医学的使用におけるデメリットがいくつかあります。 それは時間がかかることと、危険な試薬を使用することです。 また、チューブ間の試薬の移動を含む2段階のプロセスであるため、汚染のリスクが高くなります
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