マイクロアレイとは、DNAまたはタンパク質の微小なスポットが何千個も並んだチップのことです。それぞれのスポットは、特定の遺伝子またはタンパク質に対応しています。サンプルを塗布すると、サンプル中の分子が対応するスポットに結合します。結合量を測定することで、数千もの標的における遺伝子発現量やタンパク質レベルを一度に把握することができます。この技術は、1990年代後半に登場した当時、まさに革命的なものでした。

最も一般的なのはDNAマイクロアレイです。これは、1回の実験でゲノム内のすべての遺伝子の発現を測定できます。また、一塩基多型やコピー数変化などの遺伝子変異も検出できます。タンパク質マイクロアレイは、タンパク質のレベルと相互作用を測定します。組織マイクロアレイを使用すると、病理医は1枚のスライド上で多数の組織サンプルを分析できます。

遺伝子発現研究においては、マイクロアレイはRNAシーケンスにほぼ取って代わられつつある。これは、シーケンスの方が感度が高く、新規転写産物を検出できるためである。しかし、マイクロアレイは、ハイスループットな遺伝子型判定、臨床診断、およびコストが重要な用途において依然として有用である。また、シーケンス結果を検証するための研究にも用いられている。

この技術は成熟しており、広く普及している。しかし、綿密な実験計画とデータ解析が必要となる。マイクロアレイ実験では、単一の研究室では解析しきれないほどのデータが生成されるため、バイオインフォマティクスが不可欠となる。