分析型离心机使用了特殊设计的转头和光学检测系统，以便连续检测物质在离心场中的沉降过程，从而确定其物理性质。
分析型超速离心机的转头是椭圆形的，以避免应力集中于孔处。此转头通过一个有柔性的轴连接到一个高速的驱动装置上，转头在一个冷冻的和真空的腔中旋转，转头上有2～6个装离心杯的小室，离心杯是扇形石英的，可以上下透光。离心机中装有一个光学系统，在整个离心期间都能通过紫外光吸收或折射率的变化监测离心杯中沉降着的物质，在预定的期间可以拍摄沉降物质的照片。在分析离心杯中物质沉降情况时，在重颗粒和轻颗粒之间形成的界面就像一个折射的透镜，结果在检测系统的照相底板上产生了一个“峰”。由于沉降不断进行，界面向前推进，因此峰也移动，从峰移动的速度可以计算出样品颗粒的沉降速度。
分析型超速离心机能在短时间内，用少量样品就可以得到一些重要信息。例如，能够确定生物大分子是否存在以及大致的含量;计算生物大分子的沉降系数;结合界面扩散，估计分子的大小;检测分子的不均一性及混合物中各组分的比例;测定生物大分子的相对分子质量;还可以检测生物大分子的构象变化等。
