保留時間是樣品從進入色譜柱到流出色譜柱所需要的時間，不同的物質在不同的色譜柱上以不同的流動相洗脫會有不同的保留時間，因此保留時間是色譜分析法比較重要的參數之一。
保留時間由物質在色譜中的分配系數決定：
tR = t0(1 + KVs / Vm)
式中tR表示某物質的保留時間，t0是色譜系統的死時間，即流動相進入色譜柱到流出色譜柱的時間，這個時間由色譜柱的孔隙、流動相的流速等因素決定。K為分配系數，VsVm表示固定相和流動相的體積。這個公式又叫做色譜過程方程，是色譜學最基本的公式之一。
在薄層色譜中沒有樣品進入和流出固定相的過程，因此人們用比移值標示物質的色譜行為。比移值是一個與保留時間相對應的概念，它是樣品點在色譜過程中移動的距離與流動相前沿移動距離的比值。與保留時間一樣，比移值也由物質在色譜中的分配系數決定：
R_f=\frac{V_m+KV_s}
其中Rf是比移值，K表示色譜分配系數，VsVm表示固定相和流動相的體積。