La técnica de HPLC resulta particularmente útil en la separación de compuestos que no son separables con la cromatografía de gases debido a sus altos puntos de ebullición o inestabilidad a las temperaturas necesarias para poder utilizar la GC. Esta técnica se ha empleado en la detección de grandes moléculas de HAP (Thoms & Zander, 1976) y metabolitos (Grandjean, 1978; Selkirk, 1974); pero donde realmente se está extendiendo muchísimo es en el campo de las muestras del medio ambiente. La separación selectiva de compuestos es, principalmente, su mayor ventaja.

Loheac (1973) y Strubert (1973) investigaron la adsorción cromatográfica de varios HAP puros usando adsorbentes basados en sílica o alúmina, mientras que Ives & Giuffrida (1972) y Klimisch (1973) hicieron lo propio con celulosa acetilada, utilizando éste último también poliamida como adsorbente. En todos estos casos la separación no fue satisfactoria, debido en parte a los grandes tamaños de partícula de los adsorbentes. Por otro lado, Lewis (1975) empleó HPLC en sílice porosa con detección fluorescente para la determinación de cinco HAP en agua, consiguiendo vencer las dificultades alcanzadas por la incompleta separación, registrando dos cromatogramas, usando diferentes longitudes de emisión y excitación para cada sustancia eluida. Grant & Meiris (1977) lograron separar HAP de materiales bituminosos en adsorbente de sílica, usando absorción UV a cuatro longitudes de onda distintas para la determinación cualitativa y cuantitativa. En los últimos años, las mayores separaciones han sido llevadas a cabo mediante la cromatografía en fase reversa: la fase estacionaria es sílica modificada, con una monocapa de una sustancia orgánica (frecuentemente un compuesto C₁₈) fijado a la matriz de sílice por un proceso químico. La fase móvil, en el caso de los HAP, es generalmente metanol:agua o acetonitrilo:agua, de relaciones fijas o utilizando gradientes. Se dispone de un gran número de fases estacionarias y tabuladas, para la separación de HAP en muestras medioambientales, tales como materia particulada del aire (Dong, 1976; Fox & Stanley, 1976; Golden & Sawicki, 1976; Williams & Slavin, 1976); condensado del humo del tabaco (Häberer, 1975) y agua (Eisenbeiss, 1977; Hagenmaier, 1977). Hasta ahora ha sido imposible realizar una evaluación de las capacidades de separación de las diferentes fases estacionarias, debido a las diferentes condiciones en que se realizan los experimentos.

Hunt (1977) comparó la capacidad de separación de la fase reversa con diferentes adsorbentes (gel de sílice o sílice modificada) para 10 HAP elegidos, observando que en varios casos el grado de elución no resultó ser el mismo para los dos. Este efecto puede ayudar a confirmar la identidad de un pico y separar mezclas complejas de compuestos. De esta forma, Klimisch & Ambrosius (1976) separaron benzo(a)pireno y perileno en celulosa tratada.

Las técnicas de absorción UV y fluorescencia se usan generalmente en combinación con el HPLC para la detección de los HAP. Se han desarrollado numerosos métodos con el fin de ayudar en la identificación; éstos incluyen la recogida del espectro de absorción UV, tanto con la técnica del stop-and-go (Häberer, 1975) como con la recolección de fracciones (Dong, 1976). Por otro lado, también se utilizan las medidas de absorción a varias longitudes de onda distintas (Grant & Meiris, 1977; Krstulovic, 1976). Los espectros de fluorescencia se registran, igualmente, por la técnica del stop & go (William & Slavin, 1976) o por fracciones (Dong, 1976) y a diferentes longitudes de onda, tanto de emisión, como de absorción (Das & Thomas, 1978; Fox & Staley, 1976; Lewis, 1975).

Aunque la capacidad de separación del HPLC es inferior a la de la cromatografía de gases de alta resolución, puede llegar a tenerla al utilizarla en combinación con otros métodos específicos de detección. El uso del espectro completo de absorción UV o de fluorescencia, disminuye el peligro de llegar a resultados falsos causados por interferencias de sustancias que tienen los mismos volúmenes de elución.