將樣品放入離心機轉頭的離心管內，離心機驅動時，樣品液就隨離心管做勻速圓周運動，於是就產生了一向外的離心力，由於不同顆粒的質量、密度、大小及形狀等彼此各不相同，在同一固定大小的離心場中沉降速度也就不相同，由此便可以得到相互間的分離；由於離心力的存在，顆粒將加速運動直到摩擦力與離心力相等，在這種情況下，顆粒所受到的淨作用力為零，顆粒將以最大速度運動。。
離心力是一種慣性力。當物體在做非直線運動時（非牛頓環境，例如：圓周運動或轉彎運動），因物體一定有本身的質量存在，質量造成的慣性會強迫物體繼續朝着運動軌跡的切線方向（原來那一瞬間前進的直線方向）前進，而非順着接下來轉彎過去的方向走。
若這個在做非直線運動的物體（例如：車）上有乘客的話，乘客由於同樣隨着車子做轉彎運動，會受到車子向乘客提供的向心力，但是若以乘客為參照系，由於該參照系為非慣性系，他會受到與他相對靜止的車子給他的一個指向圓心的向心力作用，但同時他也會給車子一個反向等大，由圓心指向外的力，就好像沒有車子他就要被甩出去一樣，這個力就是所謂的離心力。由於處於非慣性系中，此狀況下物體所感受的力並非真實，所以有些説法會稱這種現象為“離心力”。)
是利用物體高速旋轉時產生強大的離心力，使置於旋轉體中的懸浮顆粒發生沉降或漂浮，從而使某些顆粒達到濃縮或與其他顆粒分離之目的。
懸浮顆粒往往是指製成懸浮狀態的細胞、細胞器、病毒和生物大分子等。離心機轉子高速旋轉時，當懸浮顆粒密度大於周圍介質密度時，顆粒離開軸心方向移動，發生沉降；如果顆粒密度低於周圍介質的密度時，則顆粒朝向軸心方向移動而發生漂浮。
離心分離是通過離心機的高速運轉，使離心加速度超過重力加速度的成百上千倍，而使沉降速度增加，以加速藥液中雜質沉澱併除去的一種方法。其原理是利用混合液密度差來分離料液，比較適合於分離含難於沉降過濾的細微粒或絮狀物的懸浮液。
離心機是一種利用電機高速旋轉產生離心力場，根據不同物質之間密度、形狀、大小等方面的差異，對懸浮液中混合的不同顆粒或乳濁液中密度不同且互不相溶的液體進行分離和提取的儀器設備，廣泛應用於生物學、醫學、化工等領域。
