微小化并能快速大量的处理样品是生物芯片的最大优点，目前应用生物芯片的领域很广，例如：基因表现、癌症分类、新药开发、疾病检验、食品生技、农业发展等。 基因表现：研究人员藉由测定样本中不同 mRNA 的浓度，可得出基因的表现形态。一般而言，细胞制造越多的 mRNA，也就会产生越多与之对应的蛋白质，所以样本中各种 mRNA 的含量，可间接反应蛋白质的种类及数量。例如，我们想了解正常细胞与乳癌细胞的基因表现有何不同时，可从正常细胞与乳癌细胞中分别抽取出 mRNA，再利用反转录酶制造互补 DNA（cDNA），并在正常细胞的 cDNA 上标定绿色荧光，乳癌细胞的 cDNA 上则标上红色荧光。将两种 cDNA 混合后加在同一芯片上，与芯片上的 DNA 进行杂交反应，由此可知哪些基因在乳癌细胞中大量表现。 癌症分类：传统病理学家依肿瘤的形态学加以分类，这种分类方法对于某些组织，其病理形态相似，但病程和愈后迥异的癌症并无法有效区分。由于生物芯片的进步，科学家现在可利用生物芯片来分类癌症，同时也让我们对于肿瘤形成的分子机制的研究，有了一项非常犀利好用的工具。例如二○○三年《美国病理学期刊》（American Journal of Pathology）中，希金（Higgins）等人利用生物芯片来区分肾细胞癌。由于肾细胞癌有数种不同种类，若以传统的病理学与临床表现为依据，常常不能有效区别，作者以 cDNA 芯片技术的研究结果显示，不同的肿瘤形态，其基因表现有所不同，所以能加以区分。 新药开发：开发新药的策略，一般是找到和疾病有直接关系的细胞标的物，通常是蛋白质，然后再筛选能抑制或竞争此蛋白质的分子。过去要从病理或癌症组织内找到一个具有关连性的蛋白质，往往需要消耗许多人力及物力且旷日废时，但是蛋白质芯片的发展可以克服这方面的困难，而且可以同时找出数个与疾病相关的蛋白质来。例如：从蛋白质芯片上分析得知，Her-2/neu 蛋白质在乳癌细胞中会大量表现，因此我们可以设计抑制 Her-2/neu 表现的分子，加速发展治疗疾病的新药物。此外，人体往往因免疫系统失常，会产生伤害到自身的发炎反应，而发炎反应与介白素－２有密切相关，所以若能借着生物芯片，找出免疫系统的白血球里有哪些基因产生的蛋白质与介白素－２有相同升降反应的趋势时，该基因所制造的蛋白质应可作为抗发炎反应的有效标的。 疾病检验：以肺癌为例，肺癌是最具肿瘤性的疾病之一。临床上肺癌的诊断往往已属晚期，因此直至目前为止，并无有效的治疗方案，所以任何有助于肺癌诊断或预后发展的，也将有助于肺癌的治疗。分析不同种类组织病理的肺癌细胞时，会有不同的蛋白质表现图谱。因此利用蛋白质芯片技术可有效地鉴定出新的肿瘤标志。另一个例子是肾脏癌，人类的肾脏癌是比较少见的癌症，其中源自于近端肾小管上皮细胞的肾细胞癌大约占成人恶性肿瘤的 3％。如同许多实质性肿瘤一样，肾细胞癌发现时均属癌症末期，已接近外科手术难以治愈的阶段，并且没有适当的肿瘤标记可以参考。不过在研究肾脏癌的病理组织时，发现有些蛋白质的表现在肾癌细胞中会消失，虽然还没有发现特定的标志蛋白质，不过还有许多可能与这种癌症的生成有关的蛋白质仍待鉴定。 食品生技：最近数年生技产业的突飞猛进，受到人类基因体计划成功的激励很大。以农业为例，目前全世界最热门的基因转殖食物，就是一个例子。基因转殖食品包括基因转殖微生物、粮食作物及家畜等。目前在食品领域中，利用基因转殖微生物进行生产酵素、氨基酸、维生素、香料及色素等食品添加剂已相当成熟。而在基因转殖农作物上，已有商业化生产的抗除草剂及抗病虫害的基因转殖作物，目前的研究则朝向育种以改变作物的营养成分为主，例如：金米，是一种富含胡萝卜素的稻米。这些食品生技上的成就虽然斐然，但由于基因转殖食物在食品安全及生态环境上具有争议性，科学家想要利用生物芯片在侦测技术上的突破，来观察基因表现是否改变，判定转殖作物是否有危险性，以符合食品安全的要求。