定義
純淨物質要根據溫度和壓力的不同，呈現出液體、氣體、固體等狀态變化。在溫度高于某一數值時，任何大的壓力均不能使該純物質由氣相轉化為液相，此時的溫度即被稱之為臨界溫度Tc；而在臨界溫度下，氣體能被液化的最低壓力稱為臨界壓力Pc。在臨界點附近，會出現流體的密度、粘度、溶解度、熱容量、介電常數等所有流體的物性發生急劇變化的現象。當物質所處的溫度高于臨界溫度，壓力大于臨界壓力時，該物質處于超臨界狀态。
性質
超臨界流體由于液體與氣體分界消失，是即使提高壓力也不液化的。
非凝聚性氣體。超臨界流體的物性兼具液體性質與氣體性質。它基本上仍是一種氣态，但又不同于一般氣體，是一種稠密的氣态。其密度比一般氣體要大兩個數量級，與液體相近。它的粘度比液體小，但擴散速度比液體快（約兩個數量級），所以有較好的流動性和傳遞性能。它的介電常數随壓力而急劇變化（如介電常數增大有利于溶解一些極性大的物質）。另外，根據壓力和溫度的不同，這種物性會發生變化。
優點
超臨界流體是處于臨界溫度和臨界壓力以上，介于氣體和液體之間的流體，兼有氣體液體的雙重性質和優點：
1、溶解性強
密度接近液體，且比氣體大數百倍，由于物質的溶解度與溶劑的密度成正比，因此超臨界流體具有與液體溶劑相近的溶解能力。
2、擴散性能好
因黏度接近于氣體，較液體小2個數量級。擴散系數介于氣體和液體之間，為液體的10-100倍。具有氣體易于擴散和運動的特性，傳質速率遠遠高于液體。
3、易于控制
在臨界點附近，壓力和溫度的微小變化，都可以引起流體密度很大的變化，從而使溶解度發生較大的改變。（對萃取和反萃取至關重要）
原理
物質在超臨界流體中的溶解度，受壓力和溫度的影響很大。可以利用升溫，降壓手段(或兩者兼用)将超臨界流體中所溶解的物質分離析出，達到分離提純的目的（它兼有精餾和萃取兩種作用）。例如在高壓條件下，使超臨界流體與物料接觸，物料中的高效成分(即溶質)溶于超臨界流體中。分離後降低溶有溶質的超臨界流體的壓力，使溶質析出。如果有效成分（溶質）不止一種，則采取逐級降壓，可使多種溶質分步析出。在分離過程中沒有相變，能耗低。
應用
超臨界流體萃取(supercritical fluid extraction，簡稱SFE)、超臨界水氧化技術、超臨界流體幹燥、超臨界流體染色、超臨界流體制備超細微粒、超臨界流體色譜(supercritical fluid chromat ography)和超臨界流體中的化學反應等，但以超臨界流體萃取應用得最為廣泛。
很多物質都有超臨界流體區，但由于CO2的臨界溫度比較低（31.06℃），臨界壓力也不高（7.38MPa），且無毒，無臭，無公害，所以在實際操作中常使用CO2超臨界流體。如用超臨界CO2從咖啡豆中除去咖啡因，從煙草中脫除尼古丁，從大豆或玉米胚芽中分離甘油酯，對花生油、棕榈油、大豆油脫臭等。又例如從紅花中提取紅花甙及紅花醌甙（它們是治療高血壓和肝病的有效成分），從月見草中提取月見草油（它們對心血管病有良好的療效）等。
使用超臨界技術的唯一缺點是涉及高壓系統，大規模使用時其工藝過程和技術的要求高，設備費用也大。但由于它優點甚多，仍受到重視。超臨界流體密度很大，具有溶解性能。在恒溫變壓或恒壓變溫時，體積變化很大，改變了溶解性能，故可用于提取某些物質，這種技術稱為超臨界流體萃取。
在超臨界水中，易溶有氧氣，可使氧化反應加快，可将不易分解的有機廢物快速氧化分解，是一種綠色的“焚化爐”。由于超臨界流有密度大且粘稠度小的特點，可将天然氣轉化為超臨界态後在管道中運送，這樣既可以節省動力，又可以增加運輸速率。
超臨界二氧化碳具有低粘稠度、高擴散性、易溶解多種物質、且無毒無害，可用于清洗各種精密儀器，亦可代替幹洗所用的氯氟碳化合物，以及處理被污染的土壤。
超臨界二氧化碳可輕易穿過細菌的細胞壁，在其内部引起劇烈的氧化反應，殺死細菌。
超臨界水具有非常強的極性，可以溶解極性極低的芳烴化合物及各種氣體（氧氣、氮氣、一氧化碳、二氧化碳等），能夠促進擴散控制的反應速率，具有重要的工程意義。
通入有機廢物進行氧化反應，即超臨界水氧化法（supercritical water oxidation，SCWO）。其結果是有機廢物被完全氧化成二氧化碳、氮氣、水及可以從水中分離的無機鹽等無毒的小分子化合物，達到淨水的目的。
發展史
超臨界流體具有溶解其他物質的特殊能力，1822年法國醫生Cagniard首次發表物質的臨界現象，并在1879年即被Hannay和Hogarth二位學者研究發現無機鹽類能迅速在超臨界乙醇中溶解，減壓後又能立刻結晶析出。但在當時由于技術，裝備等原因未能更加深入地研究。
時至20世紀30年代，Pilat和Gadlewicz兩位科學家才有了用液化氣體提取“大分子化合物”的構想。1950年代，美，蘇等國即進行以超臨界丙烷去除重油中的柏油精及金屬，如鎳，釩等，降低後段煉解過程中觸媒中毒的失活程度，但因涉及成本考量，并未全面實用化。
1954年Zosol用實驗的方法證實了二氧化碳超臨界萃取可以萃取油料中的油脂。此後，利用超臨界流體進行分離的方法沉寂了一段時間，70年代的後期，德國的Stahl等人首先在高壓實驗裝置的研究取得了突破性進展之後，“超臨界二氧化碳萃取”這一新的提取，分離技術的研究及應用，才有實質性進展。
1973及1978年第一次和第二次能源危機後，超臨界二氧化碳的特殊溶解能力，才又重新受到工業界的重視。
1978年後，歐洲陸續建立以超臨界二氧化碳作為萃取劑的萃取提純技術，以處理食品工廠中數以千萬噸計的産品，例如以超臨界二氧化碳去除咖啡豆中的咖啡因，以及自苦味花中萃取出可放在啤酒内的啤酒香氣成分。
超臨界流體萃取技術近30多年來引起人們的極大興趣，這項化工新技術在化學反應和分離提純領域開展了廣泛深入的研究，取得了很大進展，在醫藥，化工，食品及環保領域成果累累。
