寡核苷酸芯片的主要原理與cDNA芯片類似，主要通過堿基互補(bǔ)配對(duì)原則進(jìn)行雜交，來檢測對(duì)應(yīng)片段是否存在、存在量的多少。它與cDNA芯片的本質(zhì)差別在于寡聚核苷酸芯片固定的探針為特定的DNA寡聚核苷酸片段（探針），而后者為cDNA。基因表達(dá)芯片的兩個(gè)重要參數(shù)是檢測的靈敏度和特異性。cDNA芯片由于基因長短不同以至Tm值各異，眾多的基因在同一張芯片上雜交，使得雜交條件很難同一，使得傳統(tǒng)的cDNA芯片的分辨能力受到限制。寡聚核苷酸芯片序列選擇經(jīng)過優(yōu)化，利用合成的一定長度（如２０，３０，70-mer等）的寡核苷酸單鏈探針代替全長cDNA點(diǎn)樣，制成芯片。其優(yōu)點(diǎn)：無需擴(kuò)增，防止擴(kuò)增失敗影響實(shí)驗(yàn)；減少非特異雜交，能有效區(qū)分有同源序列的基因；雜交溫度均一，提高雜交效率；減少二級(jí)結(jié)構(gòu)。此外，寡核苷酸芯片還可以通過原位合成法制備，而cDNA芯片只能通過后者制備。上述特點(diǎn)使得寡核苷酸芯片的應(yīng)用日益廣泛。但是當(dāng)寡核苷酸序列較短時(shí)，單一的序列不足以代表整個(gè)基因，需要用多段序列。
高密度的寡核苷酸芯片作為一個(gè)有力的工具廣泛用于分析基因組數(shù)據(jù)，與傳統(tǒng)的凝膠分析方法比較起來，具有成本低、高通量、高度自動(dòng)化的優(yōu)點(diǎn)，這些寡核苷酸芯片，已廣泛用于用遺傳變異掃描、分子條編碼、基因表達(dá)檢測及測序。寡核苷酸芯片主要用途包括：

1）臨床診斷方面。用于研究人類多基因相關(guān)性疾病（如癌癥、心血管疾病等），發(fā)現(xiàn)相關(guān)的基因及其相互作用機(jī)理，尋找早期發(fā)現(xiàn)，早期診斷的方法；同時(shí)還可制成外源性病原體相關(guān)基因芯片，如病毒性肝炎芯片等；

2）基因功能研究。應(yīng)用基因芯片可以開展DNA測序、基因表達(dá)檢測、基因突變性、基因功能研究、尋找新基因、單核苷酸多態(tài)性（SNP）測定等研究；

3）藥物篩選和新藥開發(fā)。采用了基因芯片技術(shù)來尋找藥物靶標(biāo)，查檢藥物的毒性或副作用，用芯片作大規(guī)模的篩選研究可以省略大量的動(dòng)物試驗(yàn)，縮短藥物篩選所用時(shí)間，在基因組藥學(xué)（pharmacogenomics）領(lǐng)域帶動(dòng)新藥的研究和開發(fā)；并可指導(dǎo)實(shí)現(xiàn)合理用藥。

４）環(huán)境監(jiān)測和指導(dǎo)高科技農(nóng)業(yè)等。監(jiān)測流行病和傳染病擴(kuò)散；監(jiān)測有害微生物的發(fā)生和傳播；農(nóng)、林、牧、漁等產(chǎn)業(yè)的品種改良和病蟲防治。

５）其它。如DNA身份認(rèn)定等。