SPME固相微萃取頭非常小巧,狀似一只色譜注射器，由手柄(Holder)和萃取頭或纖維頭(Fiber)兩部分構成。萃取頭是一根外套不銹鋼細管的1cm長、涂有不同色譜固定相或吸附劑的熔融石英纖維頭，纖維頭在不銹鋼管內可自由伸縮，用于萃取、吸附樣品;手柄用于安裝或固定萃取頭，可*使用。
SPME固相微萃取頭是在固相萃取技術上發展起來的一種微萃取分離技術，是一種集采樣，萃取，濃縮和進樣于一體的無溶劑樣品微萃取新技術。與固相萃取技術相比，SPME固相微萃取頭操作更簡單，攜帶更方便，操作費用也更加低廉;另外克服了固相萃取回收率低、吸附劑孔道易堵塞的缺點。因此成為目前所采用的樣品前處理技術中應用的方法之一。
SPME固相微萃取頭的直接萃取方法中，涂有萃取固定相的石英纖維被直接插入到樣品基質中，目標組分直接從樣品基質中轉移到萃取固定相中。在實驗室操作過程中，常用攪拌方法來加速分析組分從樣品基質中擴散到萃取固定相的邊緣。對于氣體樣品而言，氣體的自然對流已經足以加速分析組分在兩相之間的平衡。但是對于水樣品來說，組分在水中的擴散速度要比氣體中低3-4個數量級，因此須要有效的混勻技術來實現樣品中組分的快速擴散。比較常用的混勻技術有:加快樣品流速、晃動萃取纖維頭或樣品容器、轉子攪拌及超聲。
這些混勻技術一方面加速組分在大體積樣品基質中的擴散速度，另一方面減小了萃取固定相外壁形成的一層液膜保護鞘而導致的所謂"損耗區域"效應。
