荧光成像在生化和医药领域有着广泛的应用，人们可以通过化学反应把具有荧光性的化学基团粘到生物大分子上，然后通过观察示踪基团发出的荧光来灵敏地探测这些生物大分子。

　　荧光成像采用荧光标记的链终止剂所得到的DNA测序图对样本细胞进行荧光标记再用激光束激发使之产生特定的荧光然后用光学系统检测并将信号传输到计算机进行分析从而得到细胞相应特性。荧光技术还被应用于探测和分析DNA及蛋白质的分子结构，尤其是比较复杂的生物大分子。水母发光蛋白最早是从海洋生物水母中分离出来的。当它与Ca离子共存时可以发出绿色的荧光。这一性质已经被应用于实时观察细胞内Ca离子的流动。水母发光蛋白的发现推动了人们进一步研究海洋水母并发现了绿色荧光蛋白。绿色荧光蛋白的多肽链中含有特殊的生色团结构无需外加辅助因子或进行任何特殊处理，便可以在紫外线的照射下发出稳定的绿色荧光，作为生物分子或基因探针具有很大的优越性，所以绿色荧光蛋白及相关蛋白已经成为生物化学和细胞生物学研究的重要工具。萤光显微成像技术全内反射荧光显微镜很多生物分子具有内禀的荧光性不需要外加其他化学基团就可以发出荧光。有时侯这种内禀的荧光性会随着环境的改变而改变，从而可以利用这种对环境变化敏感的荧光性来探测分子的分布和性质，如胆红素与血清白蛋白的一个特殊位点结合时可以发出很强的荧光。