細胞の懸濁液を細胞が一列になるように細く流し、それにレーザー光を当てて "前方散乱(Forward Scatter; FSC)" と "側方散乱 (Side Scatter; SSC)" を検出する。
FSCからは “細胞の大きさ”、SSCからは “細胞内の複雑さ (核の形、細胞内小器官、膜構造などに由来)” を分析することが可能。
これにより、細胞1個1個の相対的大きさや形状、内部構造の違い、細胞の同定や細胞群を構成する種々の細胞の存在比を短時間で解析することが出来る。
また、レーザー光によって生じた蛍光を検出する蛍光検出器が備えられている装置が多く、蛍光物質や免疫染色を用いることによって、多様な分析を行うことが出来る。
液滴となった細胞懸濁液に電荷を与えることで、性質の異なる細胞を分取することも可能である。