Wirowanie różnicowe jest metodą stosowaną do rozdzielania różnych składników komórki na podstawie masy. Najpierw rozrywa się błonę komórkową, aby uwolnić składniki komórki za pomocą homogenizatora. Powstałą mieszaninę określa się mianem homogenatu. Homogenat jest odwirowywany w celu uzyskania granulatu zawierającego najbardziej gęste organelle. Związki o największej gęstości utworzą granulat przy niższych prędkościach wirowania, podczas gdy związki o mniejszej gęstości prawdopodobnie pozostaną w ciekłym supernatancie powyżej granulatu. Za każdym razem supernatant może być odwirowywany z większą prędkością w celu uzyskania mniej gęstych organelli. Wykonywanie wirowania w sposób stopniowy, w którym prędkość wirowania jest zwiększana za każdym razem, pozwala na rozdzielenie składników według masy. Po pierwszym etapie wirowania najprawdopodobniej zostanie znalezione dość gęste jądro, następnie mitochondria, potem mniejsze organelle, a na końcu cytoplazma, która może zawierać rozpuszczalne białka.
Sedymentacja równowagowa wykorzystuje gradient roztworu do oddzielenia cząstek na podstawie ich indywidualnych gęstości (masa/objętość). Kluczowym aspektem tego typu sedymentacji jest to, że jest ona całkowicie niezależna od kształtu cząsteczki. Jest on stosowany do oczyszczania w wirowaniu różnicowym. Przygotowuje się roztwór, w którym najgęstsza część gradientu znajduje się na dnie. Cząsteczki, które mają być rozdzielone są następnie dodawane do gradientu i odwirowywane. Każda cząstka przechodzi do środowiska o porównywalnej gęstości. Taki gradient gęstości może być ciągły lub przygotowany w sposób przyrostowy. Na przykład, gdy do przygotowania gradientów gęstości używa się sacharozy, można ostrożnie spławić roztwór 40% sacharozy na warstwę 45% sacharozy i dodać kolejne mniej gęste warstwy powyżej. Homogenat, przygotowany w rozcieńczonym buforze i krótko odwirowany w celu usunięcia tkanki i nieuszkodzonych komórek, jest następnie układany na wierzchu. Po wirowaniu zwykle przez godzinę przy około 100,000 x g można zaobserwować krążki składników komórkowych rezydujących z powodu zmiany gęstości z jednej warstwy do następnej. Przez staranne dostosowanie gęstości warstw do typu komórek, specyficzne składniki komórkowe mogą być wzbogacone.
Równowaga sedymentacyjna jest dość użyteczna, ponieważ nie tworzy się granulka. Prędkość obrotów wytwarza wystarczającą siłę, aby białko opuściło wirnik, ale nie zagęszcza go do postaci granulatu. Dzieje się tak, ponieważ powstaje gradient w stężeniu białka. Dyfuzja reaguje, aby przeciwdziałać tworzeniu się gradientu i po pewnym czasie osiągana jest idealna równowaga pomiędzy sedymentacją i dyfuzją.
Równowaga sedymentacji jest również praktyczne do badania interakcji między białkami. W szczególności jest on używany do ustalenia stanu natywnego lub konformacji natywnej białka. Stan natywny mówi nam o dokładnej strukturze w trzech wymiarach. Informacja ta obejmuje, czy jest to monomer, dimer, trimer, tetramer, itd. Monomer to białko składające się z jednej podjednostki. Dimer to dwie podjednostki białka, które są obrócone o 180 stopni. Trimer to trzy podjednostki itd. Tego typu eksperymenty pozwalają również określić, czy białka mogą tworzyć oligomery (identyczne łańcuchy polipeptydowe, które tworzą dwie lub więcej jednostek białka). Dodatkowo, zastosowanie równowagi sedymentacyjnej polega na wyznaczeniu stałych równowagowych dla oddziaływań białko-białko i białko-ligand. Wartość tego Kd mieści się często w przedziale 1nM-1mM. Oblicza się ją poprzez pomiar stałej równowagi (Kd). Ostatnim zastosowaniem jest wyznaczenie współczynników stechiometrycznych pomiędzy kompleksami białkowymi. Przykładem tego jest ligand i jego receptor lub para antygen-przeciwciało
.