Sinar laser dengan panjang gelombang tertentu secara langsung menerangi sel-sel dalam aliran fluida bertekanan tinggi, dan sinyal optik yang dihasilkan diterima oleh beberapa penerima. Salah satunya adalah sinyal cahaya yang tersebar (hamburan sudut maju) yang diterima dalam arah linier sinar laser, dan yang lainnya adalah sinyal cahaya yang diterima dalam arah vertikal sinar laser, termasuk sinyal cahaya yang tersebar (hamburan sudut lateral) dan sinyal fluoresensi. Sel atau partikel dengan diameter 0,2 ~ 150 μm yang tersuspensi dalam aliran cairan dapat menyebarkan sinar laser, dan fluorescein yang terikat pada sel dapat memancarkan fluoresensi setelah dieksitasi oleh laser. Sinyal cahaya yang tersebar dan sinyal fluoresensi diterima oleh penerima yang sesuai, dan karakteristik fisik dan kimia setiap sel dapat dipantulkan sesuai dengan fluktuasi sinyal yang diterima.

Sitometri aliran memiliki tiga elemen utama, yaitu sitometri aliran, sel sampel, dan pewarna fluoresen atau antibodi terkonjugasi fluorescein.

Objek dari flow cytometry adalah suspensi sel tunggal. Flow cytometry tidak dapat mendeteksi sel secara langsung dalam blok jaringan. Untuk mendeteksi sel dalam organ atau jaringan, organ atau jaringan harus disiapkan menjadi suspensi sel tunggal dengan berbagai metode, kemudian diberi label dengan antibodi terkonjugasi fluorescein sebelum dapat dideteksi dengan flow cytometry. Flow cytometry tidak dapat mendeteksi molekul secara langsung, tetapi dapat mendeteksi molekul secara tidak langsung dengan menggunakan partikel sintetis sebagai pengganti sel dan kemudian menggabungkan antibodi molekul tersebut dengan partikel buatan, seperti metode CBA untuk mendeteksi sitokin.