熒光顯微鏡技術是目前在光鏡水平對特異蛋白質等生物大分子定性定位研究的有力工具之一。熒光顯微鏡技術主要是用于檢測細胞上的特異熒光材料，與普通光學顯微鏡不同的是熒光顯微鏡增加了兩套濾光片。首套稱為激發光濾片，裝在光源和樣品之間，只有那些能激發熒光材料發光的特定波長的光才能通過。第二套稱為阻斷濾片，裝在物鏡和目鏡之間，只讓燃料所發出的熒光通過。在黑暗背景的襯托下，發出熒光的樣品很容易被觀察。

　　熒光顯微鏡技術包括免疫熒光技術和熒光素直接標記技術。例如，將標記熒光素的純化肌動蛋白顯微注射入培養細胞中，可以看到肌動蛋白分子組裝成肌動蛋白纖維。可將產生熒光的綠色熒光蛋白基因與某種蛋白質基因融合，在表達這種融合蛋白的細胞中，便可直接在活體狀態下觀察到該蛋白在活細胞內的動態變化。不同熒光素的激發波長范圍不同，所以同一樣品可以用兩種以上的熒光素標記，同時顯示不同成分在細胞中的定位。

　　熒光顯微鏡用于研究細胞內物質的吸收、運輸、化學物質的分布及定位等。細胞中有些物質，如葉綠素等，受紫外線照射后可發熒光;另有一些物質本身雖不能發熒光，但如果用熒光染料或熒光抗體染色后，經紫外線照射亦可發熒光，熒光顯微鏡就是對這類物質進行定性和定量研究的工具之一。