另一种精密的超速离心分离方法是平衡沉降(equilibrium sedimentation)法，它取决于细胞成分的浮力密度，与大小形状无关。

平衡沉降方法是在离心管中制备由顶部到底部高浓度差的庶糖或氯化铯(cesium chloride)溶液密度梯度，可把细胞匀浆均匀分布在庶糖或氯化铯介质中后超速离心。匀浆中的不同组分沉降至与自身等密度处时不再移动，形成沉降带，各沉降带再分别收集。用这种方法可以将摄入与未摄入同位素13C或15N的同一种生物分子离心分开。用氯化铯制备密度梯度，进行平衡沉降方法1957年被开发，因分离细菌中15N标记DNA与非标记DNA而直接证明了DNA是半保留复制，使这一实验成为历史性的实验。