生化学では塩化セシウムなど式量の大きい塩の溶液中を超遠心機（後述）に施して、高分子化合物を分離する密度勾配遠心法（みつどこうばいえんしんほう）が利用される。これは溶液を長時間、超遠心機に施すと沈降とブラウン運動が釣り合う沈降平衡が生じ、これが液面から底に向かって連続的変化する。それゆえ、特定の密度の粒子や、タンパク質の分子量に応じて層を成して分離する現象が見られ、この原理を利用して高分子の分離や平均分子量を推測することができる。また、血球細胞の分離の際にもショ糖溶液などを用いて行われる。その際には細胞が損傷を受けないように超遠心機ではなく、通常の遠心機によって分離される。
遠心分離に使用される装置を遠心機（えんしんき、centrifuge）と呼ぶ。筐体とその内部の回転子とで形成される。手回し式のギアで回転させるものから、高速電動モーターで回転させるものまでさまざまである。
遠心機の能力は発生する遠心力をG（重力加速度）で計測した値で示され、数千Gまでかけられるものを遠心機、数万G以上をかれられるものを超遠心機(ultracentrifuge)と呼び区別している。
回転子は用途によりさまざまな形状が存在する。サンプル容器は沈殿管（ちんでんかん）と呼ばれ試験管、スピッツ管、ディープウエルプレート、マイクロチューブなどが使用されるため、通常はアダプターを取り替えることで、種々の容器に対応できるようになっているものが多い。
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いずれも、回転速度により遠心力ベクトルが変化するのに、管の向きを鉛直に保てるように振り子式の支点でアダプターを回転子に保持させるようになっている。ただし、管の角度が常に一定になっている遠心機も存在している。また、回転子の重量配分に偏りがあると高速回転時に振動を発生し危険でもあるので、サンプルは重量配分に偏りが無いようにセットされる。
超遠心機では、種々の部位による摩擦による発熱が無視できないので、生化学用の超遠心機にはサンプルを冷却する仕組みが備えられたものもあり、これらは冷却遠心機と呼ばれる。場合によっては減圧にすることで、空気との摩擦を減らす冷却遠心機も存在する。