当温度、压强等外界条件变化时，多组元体系有时会分离成具有不同组分和结构的几个相，这就是相分离。如液相，当温度下降时，可能分成两种不相溶混的液相，或分成固相与液相。晶相也可能分离成结构十分不同的两相。

在固相形成过程中，例如从熔体中冷却，高温的稳定态，在降温过程中可能是不稳态或亚稳态，它们会分离成不同成分和结构的相。这时分相过程中有两种不同的机制，一种是成核及晶核长大过程，另一种不经过成核。这两种分相过程差别很大，后一种不经过成核的相分离过程，称为拐点分解或旋节分解。

不混溶体系相分离可以通过两种方式，形核长大和调幅分解。前一过程需要克服形核功，成分变化快，但发生局域小，表现为新相的渐渐长大；后者为自发过程，成分渐变，发生区域大。虽然二者最终的形貌无明显区别，但前期的动力学因素可能导致相分离的不同行为。近来发现的不混溶体系中壳-核结构的形成就说明了这一点。在无容器处理快速相分离条件下，该结构通常在临界点附近形成，形成过程中第二相Marangoni迁移的时间起着关键作用，而形核和调幅分解有可能决定迁移时间的不同。

在胶料中由于橡胶的，即使所含各组分分散不均也不会出现相分离，只是由于橡胶柔性分子在小区域内的高活动性，使不相容的二相分离而形成微观多相形态，只有加入适当溶剂后，由于橡胶分子活动性增大，黏度降低，两种橡胶才会自动分离而出现宏观相分离。

相分离在材料和化学领域也有应用。如在富硅氧化硅(SiOx, 1＜x＜2)薄膜中，在真空或惰性气氛中退火后会发生相分离，生成硅纳米晶和二氧化硅，表示为：SiOx → (1-x/2)Si + x/2 SiO2, 1＜x＜2。再如Cu30Mn70合金浸入HCl溶液加电压腐蚀，也会发生相分离，Mn元素会被溶解，得到多孔Cu材料。