離心分離機是利用離心力，分離液體與固體顆粒，液體與液體的混合物中各組成部分的機械設備，又稱離心機或脫水機。
離心分離機主要用于將懸浮液中的固體顆粒與液體分開；或將乳濁液中兩種密度不同，又互不相溶的液體分開(例如從牛奶中分離出奶油)；它也可用于排除濕固體中的液體，例如用洗衣機甩干濕衣服；特殊的超速管式分離機還可分離不同密度的氣體混合物，例如濃縮、分離氣態六氟化鈾；利用不同密度或粒度的固體顆粒在液體中沉降速度不同的特點，有的沉降離心機還可對固體顆粒按密度或粒度進行分級。離心分離機大量應用于化工、石油、食品、制藥、選礦、煤炭、水處理和船舶等部門。
在中國古代，人們用繩索的一端系住陶罐，手握繩索的另一端，旋轉甩動陶罐，產生離心力擠壓出陶罐中漿果的汁液，這就是離心分離原理的早期應用。
工業離心機誕生于歐洲，比如19世紀中葉，先后出現紡織品脫水用的三足式離心機，和制糖廠分離結晶砂糖用的上懸式離心機。這些的離心機都是間歇操作和人工排渣的。
由于卸渣機構的改進，20世紀30年代出現了連續操作的離心機，間歇操作離心機也因實現了自動控制而得到發展。
1879年，瑞典的拉瓦爾發明臺從牛奶中分離奶油的分離機，它的轉鼓僅是一個空心的圓筒。后來轉鼓內增加了軸向疊置的圓錐形碟片，使分離改善，并增大了處理能力，這一技術進展導致碟式分離機迅速發展。離心分離機的轉速則逐漸由低速向高速發展，轉鼓直徑也逐漸增大，改善了分離效果，提高了處理能力。
工業用離心分離機按結構和分離要求，可分為過濾離心機、沉降離心機和分離機三類。分離機僅適用于分離低濃度懸浮液和乳濁液，包括碟式分離機、管式分離機和室式分離機。
離心分離機有一個繞本身軸線高速旋轉的圓筒，稱為轉鼓，通常由電動機驅動。懸浮液(或乳濁液)加入轉鼓后，被迅速帶動與轉鼓同速旋轉，在離心力作用下各組分分離，并分別排出。通常，轉鼓轉速越高，直徑大，分離效果也越好。
離心分離機的作用原理有離心過濾和離心沉降兩種。離心過濾是使懸浮液在離心力場下產生的離心壓力，作用在過濾介質上，使液體通過過濾介質成為濾液，而固體顆粒被截留在過濾介質表面，從而實現液-固分離；離心沉降是利用懸浮液(或乳濁液)密度不同的各組分在離心力場中迅速沉降分層的原理，實現液-固(或液-液)分離。
還有一類實驗分析用的分離機，可進行液體澄清和固體顆粒富集，或液-液分離，分離粒度達0.1～0.5微米。比如常用的試管分離機，其轉速為3000～20000轉/分，裝等量料液的玻璃試管對稱插入擺架或角形轉子的凹穴中，在離心力作用下料液在試管內沉降分層。超高速分析用分離機采用小直徑沉降轉鼓。這類分離機有常壓、真空、冷凍條件下操作的不同結構型式。
衡量離心分離機分離性能的重要指標是分離因數。它表示被分離物料在轉鼓內所受的離心力與其重力的比值，分離因數越大，通常分離也越迅速，分離效果越好。工業用離心分離機的分離印數一般為100～20000，超速管式分離機的分離印數可高達62000，分析用超速分離機的分離印數達610000。決定離心分離機處理能力的另一因素是轉鼓的工作面積，工作面積大處理能力也大。
