细胞器分离的方法有差速离心和密度梯度离心。
（1）差速离心
① 方法：先用低渗匀浆、超声破碎或研磨等方法使细胞质膜破损，形成细胞核、线粒体、叶绿体、内质网、高尔基体、溶酶体等细胞器和细胞组分组成的混合匀浆；起始的离心速度较低，让较大的颗粒沉降到管底，小的颗粒仍悬浮在上清液中。收集沉淀，再用较高的离心速度离心悬浮液，将较小的颗粒沉降，以此类推，达到分离不同大小颗粒的目的。
② 原理：利用不同的离心速度所产生的不同离心力，将各种质量和密度不同的亚细胞组分和各种颗粒分开。
（2）密度梯度离心
① 方法：用一定的介质在离心管内形成一连续或不连续的密度梯度，将细胞混悬液或匀浆置于介质的最上层，通过重力或离心力场的作用使细胞中不同组分以不同的沉降率沉降，从而得以分层、分离。
② 原理：各组分的沉降率与它们的形状和大小有关，通常以沉降系数（S值）表示。在超速离心机巨大离心力的作用下，相当小的tRNA和单一的酶都可根据其沉降系数相互分离开。
③ 分类：密度梯度离心又可分为速度沉降和等密度沉降两种。常用的介质有蔗糖和氯化铯等。
a. 速度沉降：主要是用于分离密度相近而大小不一的细胞组分。离心前，将要分离的细胞匀浆物放置在蔗糖浓度梯度（通常为5〜40g/100ml）溶液的上层，各种细胞组分根据它们的大小以不同的速度沉降， 形成不同的沉降带，然后分别收集不同的沉降带中的组分，用于分析。
b. 等密度沉降：用于分离不同密度的细胞组分。细胞组分在连续梯度的高密度介质中经离心力场长时间的作用沉降或漂浮到与自身密度相等的位置，形成不同的密度区带。这种方法非常灵敏，甚至可以将掺入重同位素，如¹⁴C 或¹⁵N 的生物大分子和未标记物分开。