Der technologische Fortschritt zu empfindlichen Detektionstechniken, wie der Massenspektrometrie, zeigt die Komplexität der Proben aus den analytischen Bereichen Proteomik, Genomik, Umweltschutz und Lebensmittelindustrie. Eindimensionale Flüssigkeitschromatographie gekoppelt mit massenspektrometrischer Detektion bietet ein leistungsstarkes Werkzeug zur Analyse solcher komplexer Proben, hat jedoch Limitierungen im Bereich der Peakkapazität. Eine alternative Trenntechnik mit höherer Peakkapazität ist die umfassende zweidimensionale Flüssigkeitschromatographie. Diese Dissertation befasst sich mit der Entwicklung und Optimierung multidimensionaler Methoden basierend auf miniaturisierter umfassender online Flüssigkeitschromatographie gekoppelt mit der Massenspektrometrie. Die Leistungsfähigkeit des miniaturisierten zweidimensionalen Systems gegenüber konventionellen eindimensionalen Systemen wurde mit einer neu entwickelten Methode zum Vergleich solcher Systeme erfolgreich evaluiert. Der Vergleich erfolgte anhand von Multireferenzstandards und Realproben mit komplexer Matrix, hier beispielhaft Kläranlagenzuläufe. Zur automatischen Visualisierung von zwei- bzw. dreidimensionalen Daten wurde ein Workflow auf Basis von Excel Makro-Programmierung entwickelt und angewandt. Der Vergleich des Referenzstandards, der matrixarme Proben repräsentiert, zeigte, dass der klassische eindimensionale Ansatz in der Lage ist, mehr Komponenten zu detektieren. Bei den komplexen Matrixproben wurden doppelt so viele Analyten mit dem miniaturisierten zweidimensionalen System detektiert und eindeutig identifiziert als mit dem eindimensionalen Ansatz. Der Vergleich zeigte nicht nur das enorme Potential des zweidimensionalen Systems, sondern auch deutliche technisch-methodische Schwächen auf, zu denen systembedingte Verdünnung, die Auswahl der stationären Phasen und Datenevaluierung/Datenvisualisierung gehören. Diese Aspekte konnten im Einzelnen adressiert, mögliche Lösungen vorgestellt und diese im Detail diskutiert werden. Um systembedingten Verdünnungen entgegenwirken zu können, wurde in der ersten Dimension zu Beginn eine 50 mm lange stationäre Phase basierend auf graphitisiertem Kohlenstoff eingesetzt. Diese ermöglichte großvolumige Injektionen wässriger Proben, was sich positiv auf die Sensitivität auswirkte, jedoch deutliche Nachteile bezüglich der Signalform der unpolaren Analyten zeigte. In dieser Arbeit wurde daher ein Vorsäulen-Konzept erarbeitet, das auf einer seriellen Kopplung einer 1 cm kurzen Vorsäule mit graphitisiertem Kohlenstoff und einer zusätzlichen Hauptsäule basiert. Die Evaluierung zeigte, dass es möglich ist, ohne signifikante Peakverbreiterung unpolarer Analyten, große Volumina wässriger Proben zu injizieren und zu fokussieren. Um das Vorsäulenkonzept auf der ersten Dimension des miniaturisierten zweidimensionalen Systems bewerten zu können, wurde eine neue Methode zur Bewertung der Orthogonalität/Selektivität auf Basis der Analytverteilung über das zweidimensionale Chromatogramm entwickelt und im Vergleich zu drei etablierten Methoden evaluiert. Die Orthogonalitätsstudie dieser Arbeit zeigte, dass die zusätzliche Selektivität der seriellen Kopplung der Vor- und Hauptsäule auf der ersten Dimension zur besseren Orthogonalität des zweidimensionalen Systems führt. Darüber hinaus steht nun ein einfaches und automatisierbares Tool zur Methodenentwicklung für zweidimensionale Trennsysteme zur Verfügung. Die beste Säulenkombination kann anhand weniger Basismessungen und einem repräsentativen Referenzstandard ermittelt werden. Die weiteren technischen Entwicklungen im Bereich der miniaturisierten zweidimensionalen Flüssigkeitschromatographie liegen vor allem in der Kopplung mit der Ionenmobilitätsspektrometrie zur Erhöhung der Informationsdichte von unbekannten Proben. Diesbezüglich darf die Evaluierung neuer Algorithmen zur automatischen Datenprozessierung nicht außer Acht gelassen werden.