高速离心机分析性超速离心不同于制备性超速离心，分析性超速离心主要是为了研究生物大分子的沉降特征和结构，而不是实际的收集一些特殊的部分。因此，它使用了特殊设计的转子和检测系统，以便连续地监视物质在一个离心场中的沉降过程。分析性超速离心在生物学方面的应用，包括测定生物大分子的分子量、估价样品的纯度和检测大分子构型的变化。
　　
　　高速离心机分析性离心可以在约70000转/分的速度进行操作，产生高达500000g的离心场。高速离心机分析性离心主要由一个椭圆形的转子组成，这转子通过一个有柔性的轴联接到一个高速的驱动装置上，这种轴可使转子在旋转时形成它自己的轴。转子在一个冷冻的和真空的腔中旋转。转子能容纳两个小室：一个分析室和一个配衡室。这些小室在转子中始终保持着垂直的位置。配衡室是一个经过精密加工的金属块，作分析室的平衡用。在配衡室上钻通二个孔（它们离开旋转中心的距离是经过标定的）。这些定标是用来确定分析室中的距离。分析室（通常的容量是1毫升）是扇形的，当它正确地排列在转子中时，尽管处于垂直的位置，但是它的原理却和一个水平式转子相同，产生了一个十分理想的沉降条件。分析室有上下二个平面的石英窗（如图1）。
　　
　　超高速离心机中装有一个光学系统，在整个离心期间都能观察小室中沉降着的物质。在预定的时间可以拍摄沉降物质的照片。可以通过紫外光的吸收（如对蛋白质和DNA）或者折射率上的不同（如Schlieren系统或Rayteigh干涉量度法）对沉降物进行监视。后面这些方法是利用了这样一个现象，即当光线通过一个具有不同密度区的透明液体时，在这些区带的界面上使光发生了折射。在分析室中物质沉降的情况下，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，因此峰也移动了。从峰移动的速度可以得到物质沉降速度的一个指标。