Biokemiassa kapillaarielektroforeesi on tekniikka, jota käytetään erottamaan molekyylejä niiden koon ja sähkövarauksen perusteella. Sitä kutsutaan usein myös kapillaarivyöhykeelektroforeesiksi tai kapillaarigeelielektroforeesiksi. Kapillaarielektroforeesianalyysi perustuu periaatteeseen, että molekyyleillä on erilaiset sähkövaraukset ja erilaiset painot. Näin ollen, kun substraatissa olevat molekyylit altistetaan sähkökentälle, eri molekyylit liikkuvat eri suuntiin ja eri nopeuksilla substraatissa.
Kun alustaan on kohdistettu sähkökenttä yhden elektrodin avulla kentän kummassakin päässä, positiivisesti varautuneet molekyylit siirtyvät kohti negatiivista elektrodia ja negatiivisesti varautuneet molekyylit siirtyvät kohti positiivista elektrodia. Suhteellinen nopeus, jolla molekyyli liikkuu substraatin läpi, määräytyy ominaisuuden perusteella, joka tunnetaan nimellä molekyylin hydrodynaaminen koko. Molekyylin hydrodynaaminen koko riippuu kahdesta tekijästä, sen massasta ja sen positiivisen tai negatiivisen varauksen voimakkuudesta. Suuri molekyyli, jolla on vahva positiivinen varaus, pyrkii liikkumaan suhteellisen nopeasti kohti negatiivista elektrodia sähkökentässä. Pieni molekyyli, jolla on heikko negatiivinen varaus, pyrkii liikkumaan paljon hitaammin kohti positiivista elektrodia sähkökentässä.
Kun näytteeseen on kohdistettu varaus tietyn ajan ja analysoitavat molekyylit on erotettu, tiedemiehelle on tarpeen näyttää, missä eri molekyylit sijaitsevat substraatissa. Monissa nykyaikaisissa kapillaarielektroforeesijärjestelmissä tämä saavutetaan ultraviolettivalolla (UV). UV-valaistus voi näyttää käyttäjälle fyysisen reitin, jonka molekyyli tai molekyyliryhmä on jäljittänyt substraatin läpi. Muissa systeemeissä analysoitavat molekyylit käsitellään ensin kemikaaleilla, jotta niille saadaan fluoresoiva ominaisuus. Fluoresenssien havaitsemismenetelmät voivat olla hyvin herkkiä, mutta ne eivät sovellu kaikentyyppisille molekyyleille.
Kapillaarielektroforeesin sovelluksia tieteessä on monia ja erilaisia. Kapillaarielektroforeesisekvensointi on erityisesti geneetikkojen käyttämä prosessi, jossa kapillaarielektroforeesilla analysoidaan geneettisen materiaalin Deoxyribo Nucleic Acid (DNA) -molekyylejä. Elintarviketutkijat voivat käyttää kapillaarielektroforeesiproteiinianalyysiä elintarvikkeiden erilaisten proteiinipitoisuuksien määrittämiseen. Lääketieteellisessä tutkimuksessa tällä prosessilla on monia sovelluksia, kuten vasta-aineiden analysointi ja niiden sitoutumisen muihin molekyyleihin tutkimus.