光学成像是分子和细胞生物学中流行的示踪技术，其中荧光显微镜是研究细胞和亚细胞代谢活性（特别是活细胞）的有力工具。荧光探针标记的分析物在激发时发出荧光信号，并由荧光显微镜记录信号。

荧光显微镜易于操作，能够实时且无创地追踪分析物，并且与多形式样品兼容。特别的是，荧光显微镜可以实时监测单个细胞的行为，这有利于观察外泌体与细胞之间的相互作用。迄今为止，有机染料、遗传编码的荧光蛋白、免疫荧光报告基因和荧光纳米材料已经用于标记外泌体。