密度梯度离心法发明于20世纪50年代，M.S.梅塞尔森^[注]、F.W.斯坦尔^[注]和J.维诺格拉德^[注]等首先于1958年用其分离DNA，后被推广应用于蛋白质和颗粒性物质的分离。

不同物质特别是颗粒物质的降沉系数存在差别，主要是在穿过连续或不连续的梯度溶液介质时，因受到不同的降沉力与浮力（包括黏滞阻力）的作用而产生不同的降沉速度，逐渐分成不同的区带，所以又称密度梯度区带离心法。

密度梯度离心法一般使用可以控温的高速离心机。密度梯度离心法有两种常用类型，分别是差速区带离心法和等密度区带离心法。

①差速区带离心法。在离心管中，从管底向上逐步或逐层加入密度由大到小的溶液介质，最后在顶层小心加入待分离的颗粒物悬液或匀浆，然后离心分离，颗粒物依照各自的降沉系数分层并整体下移。该法常用不同质量浓度（≤0.60克/毫升）或密度（≤1.28克/厘米³）的蔗糖或聚蔗糖溶液构建密度梯度，其最大密度一般都小于目标物质，故离心需在降沉的最快物质或目标物质区带抵达管底前结束。该法速度快，可分离降沉系数差别小于20%的物质，不能分离密度不同而大小相同的物质。理想介质能在离心过程中产生密度梯度，能在较低浓度下形成高密度、低黏度的中性溶液。为了分离细胞等生物颗粒物，梯度介质必须对细胞无毒性，且能维持生理渗透压，或浓度变化不引起大的渗透压变化。

②等密度区带离心法。由离心形成密度梯度，可将待分离样品置于离心管中预置梯度的顶部，也可以与密度梯度介质预混合后再灌入离心管。离心开始后，待测物无论位于何处，轻者上浮，重者下沉，最后停留在各自对应的等密度点上。此时分离已达平衡，再离心亦无用，可结束。颗粒大小与形状不影响分离平衡，但决定分离速度和最终区带宽度。一般提高离心速度可缩短分离时间。该法常用氯化铯溶液作为构建密度梯度的溶液介质，最高密度可达1.7克/厘米³。

等密度区带离心法一般不适用于简单蛋白的分离，但可用于复合蛋白的分离。差速区带离心法可用于分子量相差3倍或以上的蛋白的分离。两类方法均可用于核酸等生物大分子、细胞器、细胞的分离以及它们降沉性质的测定，也可以用于非生物颗粒物质的分离制备。