寡核苷酸芯片的主要原理與cDNA芯片類似，主要通過堿基互補配對原則進行雜交，來檢測對應片段是否存在、存在量的多少。它與cDNA芯片的本質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。基因表達芯片的兩個重要參數(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點樣，制成芯片。其優(yōu)點：無需擴增，防止擴增失敗影響實驗；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；減少二級結構。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。上述特點使得寡核苷酸芯片的應用日益廣泛。但是當寡核苷酸序列較短時，單一的序列不足以代表整個基因，需要用多段序列。
高密度的寡核苷酸芯片作為一個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、高度自動化的優(yōu)點，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性疾�。ㄈ绨┌Y、心血管疾病等），發(fā)現(xiàn)相關的基因及其相互作用機理，尋找早期發(fā)現(xiàn)，早期診斷的方法；同時還可制成外源性病原體相關基因芯片，如病毒性肝炎芯片等；

2）基因功能研究。應用基因芯片可以開展DNA測序、基因表達檢測、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來尋找藥物靶標，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物試驗，縮短藥物篩選所用時間，在基因組藥學（pharmacogenomics）領域帶動新藥的研究和開發(fā)；并可指導實現(xiàn)合理用藥。

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

５）其它。如DNA身份認定等。