在重力场作用下，静置悬浮液中的细小颗粒会逐渐下沉，粒子越重下沉越快，反之小于液体密度的粒子会上浮。微粒在重力场下移动的速度与微粒的大小、形态和密度、液体的粘度有关。微粒在沉降过程中还伴随有扩散现象。沉降是相对的、有条件的，只有受到外力才能运动，且沉降速度与物体的质量成正比，颗粒越大沉降越快。扩散是无条件的、相对的，扩散与物质的质量成反比，颗粒越小扩散越严重。对于小于几微米的微粒(如病毒或蛋白质等)，它们在溶液中呈胶体或半胶体状态，仅利用重力是不能观察到沉降过程的。因此需要借助离心机的离心力才能迫使这些微粒克服扩散产生和加速沉降运动。

由于离心机工作时，内部转头高速旋转与空气摩擦生热，同时电子器件也会产生热量，会导致机身温度升高，因此诞生了冷冻离心机。冷冻高速离心机的冷冻系统可以使离心机内部保持指定的恒温，不但可以延长离心机内部元件的使用寿命、加快离心效率，而且还能满足特殊生物实验(例如DNA提取要求在4℃下进行)的要求。