当含有不同密度或粒径组分的混合物被置于高速旋转的离心转子中时，由于各组分所受的离心力不同，会产生不同程度的沉降或上浮，从而实现混合物的分离。在旋转过程中，离心力的大小与旋转半径和角速度的平方成正比，通过高速旋转产生强大的离心力场，能够快速地将混合物中的目标组分分离出来。以生物样品分离为例，细胞悬浮液中包含细胞、细胞碎片、蛋白质、核酸等多种组分。在高速离心机的作用下，密度较大的细胞碎片会迅速沉降到离心管底部，而细胞、蛋白质和核酸等组分则会根据其密度和粒径的不同，在离心管中形成不同的层次。通过合理设置离心参数，如转速、离心时间和温度等，科研人员可以准确地分离出所需的组分，为后续的实验研究提供纯净的样品。
  高速离心机配备了多种类型的转子，以适应不同样品和分离要求，它的离心管在转子中呈一定角度放置，在旋转过程中，样品受到的离心力方向与离心管轴线呈一定夹角。这种设计使得角转子能够在较短时间内达到较高的分离效果，适用于对分离时间要求较高、样品量相对较小的实验，如核酸提取、蛋白质沉淀等。
  水平转子则是另一种重要的转子类型。离心管在水平转子中水平放置，旋转时样品受到的离心力方向垂直于离心管轴线。水平转子的特点是分离过程中样品的再悬浮现象较少，能够获得较为清晰的分离界面，特别适合用于密度梯度离心等对分离效果要求较高的实验。
  此外，还有一些特殊用途的转子，如区带转子、连续流转子等。区带转子适用于大规模的密度梯度离心，能够在离心管中形成稳定的密度梯度，实现复杂混合物的分离。连续流转子则可以实现样品的连续进样和分离，大大提高了分离效率，适用于工业生产中的大规模分离操作。
  在生命科学领域，高速离心机是细胞生物学、分子生物学等研究的重要工具。在细胞培养过程中，用于分离和纯化细胞，去除培养基中的杂质和代谢产物，保证细胞的健康生长。在基因工程研究中，它可用于提取和纯化质粒DNA、RNA等核酸分子，为基因克隆、表达等实验提供高质量的核酸样品；在临床检验中，血液样本的分离是许多检测项目的基础。能够快速将血液分离为血浆、血清和血细胞等组分，为血常规、生化指标、免疫学检测等提供准确的样本。在病毒检测方面，可用于浓缩病毒颗粒，提高检测的灵敏度和准确性。
  化工制药行业中，高速离心机用于药物的分离、纯化和浓缩。在药物合成过程中，它可以将反应产物与未反应的原料、副产物等分离，提高药物的纯度和收率。在生物制药领域，可用于分离和纯化蛋白质药物、抗体等生物大分子，确保药物的质量和安全性。
  食品加工领域，可用于果汁澄清、乳制品分离、油脂精炼等工艺。在果汁生产中，它可以去除果汁中的果肉颗粒、悬浮物等杂质，使果汁更加清澈透明。在乳制品加工中，高速离心机可用于分离奶油和脱脂乳，生产出不同脂肪含量的乳制品。