Специфическим для этого вида хроматографии является применение в качестве носителя специальной хроматографической бумаги из чистой целлюлозы, содержащей гидроксильные группы, которые удерживают возле себя полярный растворитель (неподвижная жидкая фаза). Чаще всего это вода, которая и играет роль неподвижной жидкой фазы. Органические растворители являются подвижной фазой. К растворителям обычно предъявляются следующие требования: растворители подвижной и неподвижной фаз не должны смешиваться, состав растворителя в процессе хроматографирования не должен изменяться, растворители должны легко удаляться с бумаги.
При нанесении проб анализируемой смеси вещества, находящиеся в ней, увлекаются растворителем и одновременно происходит распределение компонентов смеси. Более полярные компоненты располагаются ближе к линии старта, неполярные компоненты продвигаются дальше. Таким образом можно провести качественно идентификацию различных соединений в присутствии стандартов ("свидетелей").
По технике выполнения различают одномерную и двумерную бумажную хроматографию. Для получения двумерных хроматограмм хроматографирование производят дважды во взаимно противоположных направлениях: после обработки пробы одним растворителем хроматограмму поворачивают на 900 и хроматографируют вторично уже другим растворителем. Такая методика позволяет проводить более тонкие разделения компонентов смеси.
Количественные определения, как и в ТСХ, выполняются по определению площади пятна и интенсивности его окраски. Нередко хроматограмму разделяют на отдельные части по числу пятен, каждое пятно обрабатывают соответствующим экстрагентом и определяют количество экстрагированного вещества любым подходящим методом: фотометрическим, полярографическим и т.д.