沉降平衡（Sedimentation Equilibrium，简称SE）是AUC的一个关键方法，它用于测定蛋白质、核酸以及其他生物大分子的分子量和分子间的相互作用。以下是沉降平衡实验的原理介绍：在实验过程中，如果使用较低的转速，即施加在样品上的离心力场不足以使得样品完全沉降至样品池底部，样品在沉降及扩散的共同作用下，经过一段时间后，会在样品池中随着径向距离的增大浓度逐渐增加，最终达到分布平衡。在整个过程中，不会像沉降速度实验中形成明显的沉降界面。在沉降平衡实验中，通常间隔30~60min检测浓度的分布，如果浓度分布不随时间变化，则体系已经达到平衡。当达到平衡时，具有均一分子量的样品浓度在样品池中呈指数分布。达到沉降平衡所需的实验时间较长，一般需以天计，与样品溶液高度的平方成正比，并与约化的有效分子量（reduced molecular weight）σ=Mω21-υρRT和扩散系数有关。在实际操作中，可以通过在实验开始时施加比最终转速大的转速，然后再降低转速的方法，从而缩短达到平衡的时间。由于在沉降平衡时，粒子处于相对静止的状态，因此粒子的形状不会影响浓度分布。

沉降平衡原理示意图

除了分子量测定之外，沉降平衡实验可用于研究大分子与大分子、大分子和小分子配体或金属离子之间的相互作用。当达到沉降平衡时，体系中的粒子浓度从液面处到样品池底部呈递增趋势，因此可以与鉴别浓度相关的相互作用。通过沉降平衡实验，可以获得复合物及参与复合的物质的分子量、结合数、结合常数等参数。沉降平衡适用于研究平衡解离常数（equilibrium dissociation constant, KD）在1nM - 10mM范围内的相互作用。沉降平衡实验还可以利用密度梯度实验（Density Gradients）来测定粒子的密度（ρ）和偏比容（υ）等。