將熒光標記后的單細胞（或顆粒）懸液進入吸樣管，進而隨鞘液進入流動室。進入流動室之前的管道變細，迫使鞘液從四周、樣本在中心進入流動室，在外加壓力的作用下由下向上（或由上向下）直線流動。鞘液充滿流動室將樣品裹挾，當二者通過流動室噴嘴流出時，壓力迫使鞘液包裹的液滴包含單一細胞或顆粒垂直通過檢測區。在檢測區與液滴垂直的位置設置激光，在與激光垂直的位置設置探測器（透鏡等），液流、激光、探測器互相垂直并聚焦于一點實現流體動力聚焦。
熒光標記的細胞或顆粒在激光激發下發出散射光和熒光的發射波，散射光和發射光被檢測器獲取，再經一系列濾光片、光柵處理去除干擾并將光信號經光電轉換和放大后輸入計算機，并由軟件分析處理。而細胞分選則是對熒光標記的目的分子分別加載正或負電荷，當其在隨液滴滴落的過程中受到外加高壓電場的作用發生偏轉而落入接收容器，從而獲得目的細胞群。