分析型離心機使用了特殊設計的轉頭和光學檢測系統，以便連續檢測物質在離心場中的沉降過程，從而確定其物理性質。
分析型超速離心機的轉頭是橢圓形的，以避免應力集中于孔處。此轉頭通過一個有柔性的軸連接到一個高速的驅動裝置上，轉頭在一個冷凍的和真空的腔中旋轉，轉頭上有2～6個裝離心杯的小室，離心杯是扇形石英的，可以上下透光。離心機中裝有一個光學系統，在整個離心期間都能通過紫外光吸收或折射率的變化監測離心杯中沉降著的物質，在預定的期間可以拍攝沉降物質的照片。在分析離心杯中物質沉降情況時，在重顆粒和輕顆粒之間形成的界面就像一個折射的透鏡，結果在檢測系統的照相底板上產生了一個“峰”。由于沉降不斷進行，界面向前推進，因此峰也移動，從峰移動的速度可以計算出樣品顆粒的沉降速度。
分析型超速離心機能在短時間內，用少量樣品就可以得到一些重要信息。例如，能夠確定生物大分子是否存在以及大致的含量;計算生物大分子的沉降系數;結合界面擴散，估計分子的大小;檢測分子的不均一性及混合物中各組分的比例;測定生物大分子的相對分子質量;還可以檢測生物大分子的構象變化等。
