由於被固定的分子探針在基質上形成不同的探針陣列，利用分子雜交及平行處理原理，基因芯片可對遺傳物質進行分子檢測，因此可用於進行基因研究、法醫鑒定、疾病檢測和藥物篩選等。基因芯片技術具有無可比擬的高效、快速和多參量特點，是在傳統的生物技術如檢測、雜交、分型和DNA測序技術等方面的壹次重大創新和飛躍。
基因芯片在生命科學、醫藥研究、環境保護和農業等領域有極其重要的應用價值。在基因芯片的驅動下，人類正進入壹個嶄新的生物信息時代。
基因破譯
目前，由多國科學家參與的“人類基因組計劃”，正力圖在21世紀初繪制出完整的人類染色體排列圖。眾所周知，染色體是DNA的載體，基因是DNA上有遺傳效應的片段，構成DNA的基本單位是四種堿基。由於每個人擁有30億對堿基，破譯所有DNA的堿基排列順序無疑是壹項巨型工程。與傳統基因序列測定技術相比，基因芯片破譯人類基因組和檢測基因突變的速度要快數千倍。
基因芯片的檢測速度之所以這麽快，主要是因為基因芯片上有成千上萬個微凝膠，可進行並行檢測；同時，由於微凝膠是三維立體的，它相當於提供了壹個三維檢測平臺，能固定住蛋白質和DNA並進行分析。
美國正在對基因芯片進行研究，已開發出能快速解讀基因密碼的“基因芯片”，使解讀人類基因的速度比目前高1000倍。圖1所示為壹種內嵌基因芯片的基因檢測裝置。
圖1 內嵌基因芯片的基因檢測裝置
基因診斷
通過使用基因芯片分析人類基因組，可找出致病的遺傳基因。癌癥、糖尿病等，都是遺傳基因缺陷引起的疾病。醫學和生物學研究人員將能在數秒鐘內鑒定出最終會導致癌癥等的突變基因。借助壹小滴測試液，醫生們能預測藥物對病人的功效，可診斷出藥物在治療過程中的不良反應，還能當場鑒別出病人受到了何種細菌、病毒或其他微生物的感染。利用基因芯片分析遺傳基因，將使10年後對糖尿病的確診率達到50％以上。
未來人們在體檢時，由搭載基因芯片的診斷機器人對受檢者取血，轉瞬間體檢結果便可以顯示在計算機屏幕上。利用基因診斷，醫療將從千篇壹律的“大眾醫療”的時代，進步到依據個人遺傳基因而異的“定制醫療”的時代。
基因環保
基因芯片在環保方面也大有可為。基因芯片可高效地探測到由微生物或有機物引起的汙染，還能幫助研究人員找到並合成具有解毒和消化汙染物功能的天然酶基因。這種對環境友好的基因壹旦被發現，研究人員將把它們轉入普通的細菌中，然後用這種轉基因細菌清理被汙染的河流或土壤。
基因計算
DNA分子類似“計算機磁盤”，擁有信息的保存、復制、改寫等功能。將螺旋狀的DNA的分子拉直，其長度將超過人的身高，但若把它折疊起來，又可以縮小為直徑只有幾微米的小球。因此，DNA分子被視為超高密度、大容量的分子存儲器。
基因芯片經過改進，利用不同生物狀態表達不同的數字後還可用於制造生物計算機。基於基因芯片和基因算法，未來的生物信息學領域，將有望出現能與當今的計算機業硬件巨頭――英特爾公司、軟件巨頭――微軟公司相匹敵的生物信息企業。
基因芯片（Gene Chip）準確的講（或者說是狹義的基因芯片）是指DNA芯片（DNA Chip），其原理是指利用現代探針固相原位合成技術、照相平板印刷技術、高分子合成技術等微電子技術把大量分子生物學技術（包括南北印跡技術、探針雜交技術、PCR等）具體而微的固定在壹定狹小的空間內，以實現高速度、高通量、集約化和低成本的分析技術。基因芯片的概念現已泛化到生物芯片（biochip）、微陣列（Microarray）、DNA芯片（DNA chip），甚至蛋白芯片。
由於基因芯片高速度、高通量、集約化和低成本的特點，基誕生以來就受到科學界的廣泛關註，正如晶體管電路向集成電路發展的經歷壹樣，分子生物學技術的集成化正在使生命科學的研究和應用發生壹場革命。