Differensiell sentrifugering gir øverst en mer eller mindre klar supernatant og en pellet i bunnen av et sentrifugerør. Sentrifugering kan også skje i et medium som har forskjellig tetthet (tetthetsgradient-sentrifugering), og denne typen kan deles i hastighet-zonal sentrifugering og isopyknisk sentrifugering.
For celleorganeller brukes en gradient av sukrose og for makromolekyler en gradient av cesiumklorid. Under sentrifugeringen vil organellene eller molekylene bevege seg i tetthetsgradienten til det stedet hvor det blir likevekt dvs. til det stedet hvor organellen eller makromolekylet har samme tetthet som gradienten. Hastigheten som en partikkel beveger seg med i et sentrifugalfelt øker med partikkelens størrelse og tettet og øker med styrken på sentrifugalfeltet. Hastigheten minsker med viskositeten og tettheten til mediet som sentrifugeringen skjer i og hvis formen til partikkelen avviker fra kuleformen.
Hastigheten til partikkelen kan uttrykkes som hastighet per enhet av sentrifugalfeltet hvor s er sedimentasjonskoeffisienten i sekunder, n er hastigheten til partikkelen i cm s-1, w er vinkelhastigheten til rotoren i radianer per sekund og r er avstanden fra rotoraksen i cm. En omdreining av rotoren tilsvarer 2pi radianer Sedimentasjonskoeffisientene for de fleste biologiske partikler er liten. For å sammenligne sedimentasjonskoeffisienter omregnes disse til å gjelde ved 20 oC og i et medium med tetthet og viskositet som vann. Sedimentasjonskoeffisienten i Svedberg-enheter for noen stoffer og organeller er angitt i parentes: proteiner og peptider (2-25 S), nukleinsyrer (3-100 S), ribosomer og polysomer (20-200 S), virus (40-1000 S), mitokondrier (20.000-70.000 S).
Ligningen kan uttrykkes som en differensialligning hvor t står for tid i sekunder:
Vanligvis uttrykkes relativ sentrifugeringskraft (RSK) dvs. aksellerasjon av sentrifugalfeltet ganger jordens gravitasjonsfelt (981 cm s-2) f.eks. 10.000 x g.
hvor r er avstanden i cm fra rotorens akse.