Superkritická extrakce je založena na rozpustnosti dané složky v rozpouštědlu v superkritickém stavu. Tekutina v superkritickém stavu (Supercritical Fluid - SCF) je velmi mobilní - schopnost rozpouštění se přibližuje kapalným rozpouštědlům, zatímco penetrace do pevné matrice je usnadněna transportními vlastnostmi blížícími se plynu.
Extrakce superkritickým oxidem uhličitým je separační proces, který využívá skutečnosti, že nad teplotu 31 °C (kritickou teplotu) nelze oxid uhličitý dalším zvyšováním tlaku zkapalnit. Vysoce stlačený plyn pak v superkritickém stavu vykazuje mimořádné vlastnosti - s rostoucí hustotou vrůstá totiž schopnost rozpouštět látky. Jde o fyzikální proces, při kterém nedochází k žádné chemické reakci ani k uvolňování tepla.
Rozpouštěcí schopnost CO2 lze ovlivnit změnami tlaku a teploty - většina extrakcí probíhá při tlacích 100-300 bar a teplotách 40-50 °C. Za těchto podmínek pak obvykle získáváme z extrahovaného materiálu kolem 95% přítomné substance.