双水相系统是一个十分出色的方法，用以进行从粗制细胞浓缩物或其他混合物中萃取蛋白质/酶以及其他易变性生物分子的操作。此项技术经常在酶技术领域用于工业或实验室生产酶。

双水相系统提供了温和的操作条件，可以不伤害或使得不稳定/易变性生物分子变性。 较用于溶剂萃取的水-有机溶剂系统来说，双水相系统的界面应力（在两层界面处）远低于前者，使得被萃取的分子受到的伤害更小。 聚合物层稳定了被萃取的蛋白质分子，有利于在两相中的一层中增加目标蛋白质浓度，达到更有效地萃取效果。 可以研发出一些特定的系统（借由变化因素，例如温度、聚合度特定离子的浓度）以促进特定化合物的富集到其中两相中之一。有时，为了达到更好的萃取效果，可以同时搭配离子交换树脂使用。 迅速达到相分离并分离出化合物。这使得在内源蛋白酶降解目标分子之前就完成对他们的萃取。 可以很易控制地放大这些系统，从实验室规模的装备到可以处理工业生产要求的装备。实现他们可能需要使用连续蛋白质-萃取过程。 通过添加与目标酶配对的配体到聚合物上，可使得选择特异性进一步提高。这会使得酶会优先结合到聚合物上，增加了萃取的效率。