從過飽和溶液中生長與溶質成分相同的基質半導體薄膜材料的技術。主要應用於Ⅲ–Ⅴ族、Ⅱ–Ⅵ族化合物半導體薄膜材料和器件的研究以及生產中。液相外延與從過飽和的食鹽水溶液中析出NaCl晶體的原理類似，所不同的是在液相外延時，過飽和溶液中插入一片半導體單晶襯底，析出結晶過程在該單晶襯底表面上進行，生長出來的外延層是與襯底表面取向相同的單晶層。
以砷化鎵(GaAs)材料的液相外延為例。先在較高的溫度下（如750℃）讓一定量的GaAss多晶材料溶解進鎵(Ga)母液中，形成Ga和GaAs飽和溶液，再使Ga和GaAs飽和溶液緩慢降溫，溶液處於過飽和狀態。溶液溫度降至某一特定值時（如720℃）插入具有特定表面取向的GaAs單晶襯底，液相外延層開始在GaAs單晶襯底表面生長。溶液溫度降至另一個特定值時（假定700℃）拉出襯底，液相外延過程結束。
液相外延是一種準熱平衡生長過程，生長出的外延層的晶體完整性好。液相外延的技術和設備比較簡單，成本低廉，毒性小，容易實現。在Ⅲ–Ⅴ族化合物光電子材料和太陽能電池領域研究的早期發揮瞭重要作用。主要缺點是難以實現多層復雜結構的生長，對外延層的厚度也難以實現精確的控制。