中性络合萃取体系的特点是：①萃取剂是中性有机化合物（如TBP、P350等）；②被萃取物是中性无机盐，如RE（NO3）3；③萃取剂与被萃取物结合起来生成中性配合物，如RE（NO3）3·3TBP。
中性络合萃取剂中最重要的是中性磷氧萃取剂，它们的萃取官能团是P＝0；其次是中性碳氧萃取剂，如酮、醚、醇等，它们的萃取官能团是C＝0或C-O；此外还有含P＝S官能团的中性磷硫萃取剂和中性含氮萃取剂，如吡啶等。在稀土工业中通常只用中性磷氧萃取剂，如P350（甲基膦酸二仲辛酯）萃取剂，它属于（RO）2RP＝O型，其萃取能力大于（RO）3P＝O型的萃取剂TBP（磷酸三丁酯）。相比之下，TBP的碱性较弱，可以在较低的酸度下进行萃取。
目前研究的中性磷类萃取剂主要包括单磷酰基和多磷酰基中性磷萃取剂。与P原子相邻的基团决定了中性磷类萃取剂的萃取效果，因为它们主要是通过磷酰氧上的未配位孤电子对（P＝0）与稀土离子（M3＋）进行配位。由于RO基团的电负性大于R基团，其推电子能力减少了P＝0中0上的电荷密度，使其同稀土配位的能力减弱。对于中性磷类萃取剂，R基团的空间效应很大程度上决定了萃取剂的萃取能力。
中性磷氧型萃取剂属于磷酸酯，其通式是（RO）3P＝＝0，其中R 表示烷氧基R-O或烷基 R一。烷基或烷氧基通过氧原子上的孤电子对与中性金属化合物分子中的金属原子以配位键生成萃合物。配位键越强，R3P＝O的萃取能力越强。RO基团含电负性较大的氧原子，有较大的吸电子能力，称为吸电子基；而R是斥电子基。R3P＝O中R基越多，P＝O键上的氧原子电子云密度越大，即碱性越强，与金属元素形成配位键的能力越强。因此中性磷氧型萃取剂的萃取能力随R的增多而增强。
P350与TBP相比，在较低的酸度下对稀土也有较高的萃取能力，但是对重稀土元素的萃取能力小于轻稀土元素，因此P350-HNO3体系萃取仅应用于从少铈混合稀土中提取纯镧，从镨钕富集物中分离镨、钕以及提取高纯氧化钪等方面。P350-HNO3体系萃取分离稀土元素时，因为镧的分配比最小，易于同其他稀土元素分离，因此曾经作为提取高纯度镧的主要工艺而广泛应用，但目前已被P507萃取体系取代。
用TBP从硝酸溶液中萃取钍和铀是行之有效的方法之一。在萃取过程中，Th（NO3）4与TBP生成Th（NO3）4·2TBP，硝酸铀酰与TBP生成UO2（NO3）2·2TBP，都可以被萃取。但是铀的分配比高于钍，更易被萃取。由于铀和钍的分离系数随TBP浓度的变化而不同，即低浓度时的分离系数大于高浓度时的。因此分离工艺中采用先在5％TBP浓度下优先萃取铀，而后用40％TBP萃取分离钍和稀土。也可以采用先30％TBP萃取分离钍、铀和稀土，而后再用5％TBP萃取分离铀和钍，后接40％TBP 萃取提纯钍。 另外，钍的分配比与水相中钍的浓度和硝酸浓度有关。当水相中钍浓度低而有机相中TBP浓度高时，DTh随硝酸浓度的增大而增大。反之，如果水相中钍浓度高，DTh受酸度的影响不大。溶液中如含有四价铈，因其分配比与钍相近而难分离。萃取钍时，可以加入双氧水使四价铈还原为三价，增大钍与铈的分离系数，以增强钍与铈的分离效果。 此流程中先用5％TBP 萃取铀，经反萃取所得的含硝酸铀酰的溶液用草酸盐沉淀法净化除钍和稀土后，再通入氨气使铀呈重铀酸铵沉淀析出。萃取铀的余液中含有钍、稀土和铁、钛等杂质，该溶液用40％TBP萃取钍，用无盐水反萃钍，反萃液经浓缩结晶回收硝酸钍。萃取钍的余液可用于回收稀土。