冷凍離心機的工作原理主要分兩部分，即離心部分和冷凍部分。主要包括驅動電機、驅動電路、顯示器、壓縮機組、鋼制機架、電子門鎖、合金轉子體等部件構成。通過程序的設置能實現離心轉數可調，離心時間可設定，離心溫度可控制三個最基本的要素。
冷凍離心機又叫做低溫離心機，市場上冷凍離心機類型有很多，常見的分類有;低速冷凍離心機、高速冷凍離心機，以及超速分析、制備兩用冷凍離心機等多種型號。
離心力是一種虛擬的力，它不是真實存在的，它的功效僅僅是以便在旋轉參照系（非慣性參考系）下，牛頓運動定律仍舊可以運用。在慣性參考系下是不存在離心力的，在非慣性參考系下（如旋轉參照系）才必須有慣性力，不然牛頓運動定律無法運用。
在冷凍離心機中，冷凍離心機就是依靠著離心力來實現樣品分離的，而離心力又是通過冷凍離心機高速旋轉而產生的。冷凍離心機是分離液液或者固液混合物里的成分機械。離心方法有兩種，一種是離心過濾，一種是離心沉降。
離心過濾就是讓上清液在離心力功效下形成離心壓力，反應在過濾媒介上，讓液體在借助過濾介質變成過濾液。而固體顆粒就會被留在，固體顆粒就會被攔截在過濾介質表層。從而完成固液分離。離心沉淀則是通過懸浮液（或乳濁液）密度不一樣的各成分在離心力場中快速沉淀分層次的方法，實現固液或者液液分離。
冷凍離心機和離心力有著密切的關系，一般一臺冷凍離心機的離心力越大，它的分離效果就越好，分離的物質也越精細。一般密度越小的物質分離需要的離心力就越大。