原理主要是根據細胞凋亡時在細胞、亞細胞和分子水平上所發生的特征性改變。這些改變包括細胞核的改變、細胞器的改變、細胞膜成分的改變和細胞形態的改變等，其中細胞核的改變最具特征性，主要包括以下幾個方面：
1. 細胞核的改變：由于凋亡細胞核的改變，造成各種染色體熒光染料對凋亡細胞DNA可染性發生改變。研究表明，用各種染色體熒光染料對經固定的凋亡細胞進行染色，其DNA可染性降低。許多學者把這種DNA可染性的降低認為是凋亡細胞的標志之一。
2. 光散射特性：凋亡細胞形態上的改變影響它們的光散射特性。在流式細胞儀上，前散射光與細胞的大小有關，而側散射光反映的是光在細胞內的折射作用，與細胞內的顆粒多少有關。在細胞凋亡時，細胞固縮，體積變小，故前散射光降低，這一特性往往被認為是凋亡細胞的特點之一。此外細胞凋亡時由于染色體降解，核破裂形成，細胞內顆粒往往增多，故凋亡細胞側散射光常增加。細胞壞死時，由于細胞腫脹，其前散射光增大；側散射光在細胞壞死時也增大，因此可根據前散射光和側散射光區別凋亡細胞和壞死細胞。但需要注意的是，根據前散射光和側散射光判斷凋亡細胞的可靠性受被檢測細胞形態上的均一性和核胞漿比率影響很大。因此在某些淋巴細胞凋亡中，用光散射特性檢測凋亡的可靠性較好，而在腫瘤細胞凋亡中，其可靠性就較差。根據光散射特性檢測凋亡細胞最主要的優點是可以將光散射特性與細胞的表面免疫熒光分析結合起來，用以區別經這些特殊處理發生選擇性凋亡的淋巴細胞亞型。也可用于活細胞的分類。