实验室高速分散机的核心工作原理是利用高速旋转的分散部件对物料施加强烈的机械力，实现物料的分散、均质和乳化。设备主要由电机、分散轴和分散盘组成，电机提供动力驱动分散轴高速转动，转速通常可在每分钟数千转至上万转之间调节。
当分散盘随轴高速旋转时，会在物料中形成强烈的剪切流和湍流。分散盘边缘的锯齿结构能对物料产生强大的剪切力，将团聚的颗粒撕裂、打碎。同时，高速旋转产生的离心力会将物料从分散盘中心向边缘甩出，使物料在容器内形成循环流动，确保所有物料都能经过分散区域。
在这个过程中，物料还会受到撞击、摩擦等作用力，进一步细化颗粒并使其均匀分布。对于液 - 液体系，高速剪切能打破液滴界面，使不相溶的液体形成稳定的乳浊液；对于固 - 液体系，则能让固体颗粒充分分散在液体中，避免沉降，从而达到实验室对物料分散效果的严苛要求。