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流式細胞技術可同時測量並分析單一細胞或顆粒之多種物理或化學特性，包括該顆粒之相對大小、相對顆粒性、或其內部結構以及相對之螢光強度。最主要的原理，是當結合有螢光染劑的細胞或顆粒通過雷射光源時，會被激發產生光學訊號，利用光學電子學耦合系統，所產生的光學訊號會轉換成電子訊號，以利用電腦紀錄與分析。
一般而言，流式細胞儀是由三個主要系統組合而成，分別是液流系統（fluidics）、光學系統（optics）以及電子系統（electronics）。
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 液流系統主要是將散佈於水柱中的顆粒，以單一一顆的形式通過雷射光束。
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 光學系統則含有雷射光。當細胞或顆粒被雷射光激發後，會產生前散射光（forward scatter， FSC）及側散射光（side scatter ，SSC）。當顆粒本身帶有螢光物質（fluorochrome），或被帶有螢光物質的抗體或被其它螢光物質染上的話，則會產生波長不等的螢光。經由一連串的透鏡（lens）及濾鏡（filter）後，可將光線依波長及散射角度引導到不同的偵測器。
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 電子系統則會將收集到的光學訊號轉換成電子訊號後，送至電腦以供作業分析。
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 一般的流式細胞儀若加裝振盪的噴嘴（vibration nozzle）將水柱分裂成細小且含有單一細胞的微細水滴，加上正或負的電荷，並利用高壓電場使水滴產生偏折，則可篩選所要的細胞，此型機器則稱為細胞分選儀。
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流式細胞技術其可應用之範圍，除了鑑定細胞表面標記外，還可分析細胞的分裂週期、DNA 含量、細胞凋亡（apoptosis）、細胞內鈣離子的濃度變化等。此外，流式細胞儀亦可將細胞篩選出來，供進一步研究。因此，流式細胞技術已是現代生物學研究不可或缺的利器。
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