氦離子化氣相色譜儀的工作原理通常都認為是基于潘寧效應(Penning Effect)。它利用β射線，高壓直流放電、脈沖放電、光輻射等能量，以及在高壓電場加速下獲得能量的二次電子與氦原子碰撞，將載氣中部分氦原子由基態躍遷到不同能級的激發態，生成亞穩態氦原子He*(2S2S1/2,19.8eV)和氦離子He*(1S2S1/2,24.5eV)等，亞穩態氦原子間的相互碰撞又將部分的亞穩態氦激發為氦原子，放出電子。各種能級的激發態氦和其它高能粒子與樣品中被測組分的原子或分子碰撞，將能量傳遞給被它們，并使之電離，因此只要檢測器內存在有達到或超過氖電離勢21.6eV能量，就可將氣體中包括氖在內的原子或分子發生電離。
氦離子化氣相色譜儀優勢：
①環境友好：氦離子氣相色譜儀沒有放射源，老的HID檢測器放射源因受半衰期的影響，能量隨時間逐漸下降，使儀器不能保持長時間穩定，且易造成嚴重的環境污染。
②靈敏度高：對大多數化合物檢測限在10ppb量級，與放射源氦離子化檢測器(HID)靈敏度相近。
③通用型：氦離子氣相色譜儀原則上可以檢測除氖氣以外所有物質，根據實際需要，選用不同色譜柱可以測定多種高純氣中多種雜質氣體成分，還可以配接毛細管柱，擴大分離效能，檢測更多種成分。
④安全性好：與火焰離子化檢測器(FID)相比，只需要一種氣體，它沒有明火，不需要氫氣，安全性高。
⑤多模式工作：一個檢測器可以實現放光離子化、電子捕獲等工作模式，相當于多個檢測器，既有通用型又有選擇型。
