离子交换法是根据发酵产物的酸碱度、极性和分子大小而进行的分离纯化技术。目前，常用的离子交换剂是离子交换树脂，它上面有许多孔隙。离子交换树脂可分为两个组成部分：一部分是不能移动的高分子基团，构成了树脂的骨架；另一部分是可移动的离子，构成了树脂的活性基团，离子能够在骨架中进出。大多数发酵产物都具有酸性或碱性的功能团，并且在培养液中以离子状态存在。
用离子交换树脂进行分离纯化的大致过程是：当离子交换树脂浸泡在培养液中时，其中的代谢产物首先被吸附或扩散到离子交换树脂表面，然后，从离子交换树脂的表面扩散到内部，并与内部的离子互相交换。被交换出来的离子逐步从离子交换树脂的内部扩散到培养液中去。碱性的代谢产物，通常用酸性的离子交换树脂；酸性的代谢产物，则用碱性的离子交换树脂。交换完毕，再用少量的洗脱剂将代谢产物洗下来。
在发酵工业中，蛋白质、氨基酸、核酸、酶及抗生素常用离子交换树脂法进行分离提纯。这种方法具有成本低、操作方便、提取率高、设备简单等优点。