待測細胞被制成單細胞懸液，經特異性熒光染料染色后加入樣品管中，在氣體壓力推動下進入流動室，流動室內充滿鞘液，在鞘液的約束下，細胞排成單列出流動室噴嘴口，并被鞘液包繞形成細胞液柱。
這種同軸流動的設計，使得樣品流和鞘液流形成的流束始終保持著一種分層鞘流的狀態。鞘液和樣品流組成一個圓形的流束，一起自噴嘴的圓形寶石孔噴射出來，進入流動室，與水平方向的激光光束垂直相交。該區稱為測量區。
利用樣品流和鞘流的氣壓差的層流原理，使細胞依次排列成單行，每個細胞以均等的時間依次通過測量區，被熒光染料染色的細胞受到強烈的激光照射后發出熒光，同時產生散射光。
細胞發出的熒光信號和散射光信號，同時被熒光光電倍增管接收，被積分放大反轉換為電子信號輸入電子信息接收器、通過計算機快速而精確地將所測數據計算出來，結合多參數分析，從而實現了細胞的定量分析。