Por tal de mejorar el rendimiento normalmente se recurre a hacer sucesivas extracciones, utilizando o aplicando extractante varias veces sobre la 1ª fase que contiene el analito. A esto se le dice extracción múltiple o repetitiva. Es útil cuando las $D$ son pequeñas.
Evaluación del rendimiento global de una extracción múltiple:
1ª ext. $ \rightarrow \overset{ \displaystyle {\Rsh} \raise 3mu {\rlap{\smash{\text{ tanto por 1}}}} }{ \boxed{ \begin{alignedat}[t]{2} &R &&\rlap{\;{} \rightarrow \smash{\text{en la fase extractante}}} \\ &r &&\rlap{\;{} \rightarrow \smash{\text{en la 1ª fase (fracción residual del analito)}}} \end{alignedat} } } $
Se puede demostrar que:
$r = \dfrac{1}{1 + K_{\rm D} \beta} \qquad (r = 1 - R)$
Entonces:
2ª ext. $\rightarrow r^{(2)} = \left( \dfrac{1}{1 + K_{\rm D} \beta} \right)^2$
$\llap{\Rightarrow {}} n$ ext. $\rightarrow r^{(n)} = \left( \dfrac{1}{1 + K_{\rm D} \beta} \right)^n$