Una mezcla contiene dos o más sustancias combinadas de tal forma que cada una conserva su identidad química.
Las mezclas heterogéneas o no uniformes son aquellas en las que la composición de la muestra varía de un punto a otro. Muchas rocas pertenecen a esta categoría. En un trozo de granito se pueden distinguir varios componentes, que se diferencian entre ellos por el color.

Normalmente sus componentes se pueden distinguir a simple vista o al microscopio. Se pueden emplear varios métodos físicos para separar los componentes de una mezcla heterogénea. Algunos de ellos son:
- Filtración, que se utiliza para separar mezclas heterogéneas sólido-líquido. Se hace pasar la mezcla a través de una barrera con poros finos, como un filtro de papel.
- Disolución y filtración: La arena mezclada con sal, al ser ésta soluble en agua, se pueden separar agitándo la mezcla en agua. Al filtrar, la arena se queda retenida en el papel y la disolución de sal pasa a su través.
- Decantación: Permite separar dos líquidos no miscibles. Al dejar reposar la mezcla, el más denso queda en la parte inferior y el menos denso en la superior, pudiéndose separar fácilmente.