Μια μικροσυστοιχία είναι ένα τσιπ καλυμμένο με χιλιάδες μικροσκοπικές κηλίδες DNA ή πρωτεΐνης. Κάθε κηλίδα αντιστοιχεί σε ένα συγκεκριμένο γονίδιο ή πρωτεΐνη. Όταν εφαρμόζεται ένα δείγμα, τα μόρια στο δείγμα συνδέονται με τις συμπληρωματικές τους κηλίδες. Μετράται η ποσότητα σύνδεσης, δίνοντας μια στιγμιότυπο της γονιδιακής έκφρασης ή των επιπέδων πρωτεΐνης σε χιλιάδες στόχους ταυτόχρονα. Η τεχνολογία ήταν μια επανάσταση όταν εμφανίστηκε στα τέλη της δεκαετίας του 1990.

Ο πιο συνηθισμένος τύπος είναι η μικροσυστοιχία DNA. Μπορεί να μετρήσει την έκφραση κάθε γονιδίου σε ένα γονιδίωμα σε ένα μόνο πείραμα. Μπορεί επίσης να ανιχνεύσει γενετικές παραλλαγές, όπως πολυμορφισμούς ενός νουκλεοτιδίου, και αλλαγές στον αριθμό αντιγράφων. Οι μικροσυστοιχίες πρωτεϊνών μετρούν τα επίπεδα και τις αλληλεπιδράσεις πρωτεϊνών. Οι μικροσυστοιχίες ιστών επιτρέπουν στους παθολόγους να αναλύουν πολλά δείγματα ιστών σε μία αντικειμενοφόρο πλάκα.

Οι μικροσυστοιχίες έχουν αντικατασταθεί σε μεγάλο βαθμό από την αλληλούχιση RNA για μελέτες γονιδιακής έκφρασης, επειδή η αλληλούχιση είναι πιο ευαίσθητη και μπορεί να ανιχνεύσει νέα αντίγραφα. Ωστόσο, οι μικροσυστοιχίες παραμένουν χρήσιμες για γονοτυποποίηση υψηλής απόδοσης, κλινική διαγνωστική και εφαρμογές όπου το κόστος έχει σημασία. Χρησιμοποιούνται επίσης στην έρευνα για την επικύρωση των αποτελεσμάτων αλληλούχισης.

Η τεχνολογία είναι ώριμη και ευρέως διαθέσιμη. Απαιτεί προσεκτικό πειραματικό σχεδιασμό και ανάλυση δεδομένων. Ένα πείραμα μικροσυστοιχιών μπορεί να δημιουργήσει περισσότερα δεδομένα από όσα μπορεί να ερμηνεύσει ένα μόνο εργαστήριο, γι' αυτό και η βιοπληροφορική είναι απαραίτητη.