本发明公开了一种萃取与发酵偶联分离发酵液中2,3-丁二醇的方法。该方法为：向2,3-丁二醇发酵液中加入一定量的糖或/和无机盐，溶解，得到含糖混合液；向含糖混合液中加入有机溶剂，振荡混合，混合液在15～40℃下静置或离心至分相，上相为富含2,3-丁二醇的有机相，下相为富含糖的水相；上相在低于105℃条件下进行减压蒸馏除去有机溶剂和水，得2,3-丁二醇粗品；下相去除有机溶剂，加入水稀释至糖浓度为80～200g/L，接入菌体，进行2,3-丁二醇的发酵。本发明的方法操作简单、分离能耗低，实现了发酵与分离的耦合，是一种具有工业应用前景的从发酵液中分离2,3-丁二醇的方法。