Bioķīmijā kapilārā elektroforēze ir metode, ko izmanto, lai atdalītu molekulas pēc to lieluma un elektriskā lādiņa. To bieži sauc arī par kapilāro zonu elektroforēzi vai kapilārā gēla elektroforēzi. Kapilārās elektroforēzes analīze balstās uz principu, ka molekulām ir atšķirīgs elektriskais lādiņš un atšķirīgs svars. Tādējādi, kad substrāta molekulas tiek pakļautas elektriskajam laukam, dažādas molekulas substrātā pārvietosies dažādos virzienos un ar atšķirīgu ātrumu.
Ja uz substrāta tiek uzlikts elektriskais lauks, izmantojot vienu elektrodu abos lauka galos, pozitīvi lādētas molekulas virzīsies uz negatīvo elektrodu, bet negatīvi lādētās molekulas virzīsies uz pozitīvo elektrodu. Relatīvo ātrumu, ar kādu molekula pārvietosies pa substrātu, nosaka īpašība, kas pazīstama kā molekulas hidrodinamiskais izmērs. Molekulas hidrodinamiskais izmērs ir atkarīgs no diviem faktoriem – tās masas un pozitīvā vai negatīvā lādiņa stipruma. Lielai molekulai ar spēcīgu pozitīvu lādiņu ir tendence salīdzinoši ātri virzīties uz negatīvo elektrodu elektriskajā laukā. Mazai molekulai ar vāju negatīvu lādiņu ir tendence daudz lēnāk virzīties uz pozitīvo elektrodu elektriskajā laukā.
Kad paraugam uz noteiktu laiku ir uzlikts lādiņš un analizējamās molekulas ir atdalītas, zinātniekam jāparāda, kur substrātā atrodas dažādas molekulas. Daudzās mūsdienu kapilārās elektroforēzes sistēmās to panāk ar ultravioleto (UV) gaismu. UV apgaismojums var parādīt lietotājam fizisko ceļu, ko molekula vai molekulu kopa ir izsekojusi caur substrātu. Citās sistēmās analizējamās molekulas vispirms apstrādā ar ķīmiskām vielām, lai tām piešķirtu fluorescējošu īpašību. Fluorescējošās noteikšanas metodes var būt ļoti jutīgas, taču tās nav piemērotas jebkura veida molekulām.
Kapilārās elektroforēzes pielietojumi zinātnē ir daudz un dažādi. Kapilārās elektroforēzes sekvencēšana ir process, ko īpaši izmanto ģenētiķi un kurā kapilāro elektroforēzi izmanto, lai analizētu ģenētiskā materiāla dezoksiribonukleīnskābes (DNS) molekulas. Pārtikas zinātnieki var izmantot kapilāro elektroforēzes proteīnu analīzi, lai noteiktu atšķirīgās pārtikas olbaltumvielu satura īpašības. Medicīnas pētniecībā šim procesam ir daudz pielietojumu, piemēram, antivielu analīze un izpēte par to, kā tās saistās ar citām molekulām.