稀土元素的溶剂萃取工艺过程包括萃取体系选择、萃取器和萃取方式选择、萃取分离工艺条件确定与萃取和反萃取过程实施、分离后各种溶液后处理等四部分(见溶剂革取)。萃取方式有单级与串级之分，为得到高纯度产品通常采用串级萃取方式。串级萃取又有错流、共流、逆流、分馏、回流等不同形式。20世纪70年代以来稀土的萃取分离以采用分馏萃取为主，辅以其他工艺。萃取剂、萃取体系及工艺条件的确定主要依据被分离的A、B二组分(或二元素)的分离系数βA/B的大小而定：
式中DA为A组分在两相的分配比;DB是B组分在两相的分配比，CA(0)、CA(a)为A组分在平衡的有机相和水相的浓度，CB(0)、CB(a)为B组分在平衡的有机相和水相的浓度。βA/B的大小表示A、B两组分分离效果的优劣，βA/B值越大分离效果越好，即萃取剂的选择性越高。若DA=DB，βA/B=1，则表明A、B二组分不能用该萃取体系分离，β的大小与稀土元素的原子序数以及萃取体系有关。
新萃取剂的应用以及萃取理论与工艺研究所取得的进展都有力地推动着稀土分离和提纯技术的发展。溶剂萃取技术已成为当前稀土元素分离和提纯的主要手段，用它已能从多种稀土组分的原料中分离提纯每一种稀土元素。串级萃取理论为萃取工艺提供了最优化设计的理论依据，已广泛应用于稀土萃取分离生产中。