Une puce à ADN est une structure recouverte de milliers de minuscules spots d'ADN ou de protéines. Chaque spot correspond à un gène ou une protéine spécifique. Lorsqu'un échantillon est déposé, les molécules qui le composent se lient à leurs spots complémentaires. La quantité de molécules liées est mesurée, offrant ainsi un aperçu de l'expression génique ou des niveaux de protéines pour des milliers de cibles simultanément. Cette technologie a constitué une révolution lors de son apparition à la fin des années 1990.

Le type le plus courant est la puce à ADN. Elle permet de mesurer l'expression de chaque gène d'un génome en une seule expérience. Elle peut également détecter des variations génétiques, comme les polymorphismes nucléotidiques simples (SNP) et les variations du nombre de copies (CNV). Les puces à protéines mesurent les niveaux et les interactions des protéines. Les puces tissulaires permettent aux pathologistes d'analyser de nombreux échantillons de tissus sur une seule lame.

Les puces à ADN ont été largement remplacées par le séquençage d'ARN pour les études d'expression génique, car ce dernier est plus sensible et permet de détecter de nouveaux transcrits. Cependant, les puces à ADN restent utiles pour le génotypage à haut débit, le diagnostic clinique et les applications où le coût est un facteur important. Elles sont également utilisées en recherche pour valider les résultats de séquençage.

Cette technologie est mature et largement disponible. Elle exige une conception expérimentale rigoureuse et une analyse des données approfondie. Une expérience de microarrays peut générer une quantité de données qu'un seul laboratoire ne peut interpréter, d'où l'importance de la bioinformatique.