SPME мае тры аснздабычарэжымы: прамая экстракцыя SPME, прастора SPME і абаронены мембранай SPME.

1) Прамая экстракцыя

У метад прамога экстракцыі, кварцавае валакно з пакрыццёмздабычастацыянарная фаза непасрэдна ўстаўляецца ў матрыцу ўзору, а мэтавыя кампаненты непасрэдна пераносяцца з матрыцы ўзору ў стацыянарную фазу экстракцыі. Падчас лабараторных аперацый метады мяшання звычайна выкарыстоўваюцца для паскарэння дыфузіі аналітычных кампанентаў з матрыцы ўзору да краю стацыянарнай фазы экстракцыі. Для пробаў газу натуральнай канвекцыі газу дастаткова для паскарэння раўнавагі аналітычных кампанентаў паміж дзвюма фазамі. Але для проб вады хуткасць дыфузіі кампанентаў у вадзе на 3-4 парадку ніжэй, чым у газах, таму для дасягнення хуткай дыфузіі кампанентаў ва ўзоры патрэбна эфектыўная тэхналогія змешвання. Больш часта выкарыстоўваюцца метады змешвання ўключаюць: паскарэнне хуткасці патоку пробы, устрэсванне галоўкі валакна для экстракцыі або кантэйнера для пробы, перамешванне ротарам і ультрагук.

З аднаго боку, гэтыя метады змешвання паскараюць хуткасць дыфузіі кампанентаў у матрыцы ўзору вялікага аб'ёму, а з іншага боку, памяншаюць так званы эфект «зоны страты», выкліканы пластом ахоўнай абалонкі з вадкай плёнкі, утворанай на вонкавая сценка экстракцыі нерухомай фазы.

2) Выманне галаўнога прасторы

У рэжыме экстракцыі галаўнога прасторы працэс экстракцыі можна падзяліць на два этапы:
1. Аналізаваны кампанент дыфузіюе і пранікае з вадкай фазы ў газавую;
2. Аналізаваны кампанент пераводзіцца з газавай фазы ў стацыянарную фазу экстракцыі.
Гэтая мадыфікацыя можа прадухіліць забруджванне стацыянарнай фазы экстракцыі высокамалекулярнымі і нелятучымі рэчывамі ў пэўных матрыцах узораў (напрыклад, чалавечыя сакрэты або мача). У гэтым працэсе экстракцыі хуткасць экстракцыі на этапе 2, як правіла, значна большая за хуткасць дыфузіі на этапе 1, таму этап 1 становіцца кантрольным этапам экстракцыі. Такім чынам, лятучыя кампаненты маюць значна большую хуткасць экстракцыі, чым паўлятучыя кампаненты. Фактычна, для лятучых кампанентаў пры аднолькавых умовах змешвання ўзораў раўнаважны час экстракцыі праз прастору значна карацейшы, чым час прамой экстракцыі.

3) Мембранная ахоўная экстракцыя

Асноўная мэта мембраннай абароны SPME - абароназдабычастацыянарная фаза ад пашкоджання пры аналізе вельмі брудных узораў. У параўнанні з SPME экстракцыі праз прастору, гэты метад больш выгадны для экстракцыі і ўзбагачэння цяжкалятучых кампанентаў. Акрамя таго, ахоўная плёнка з адмысловых матэрыялаў забяспечвае пэўную селектыўнасць працэсу экстракцыі.