Las moléculas fluorescentes (fluoróforos) absorben luz de determinada longitud de onda y emiten luz de otra longitud de onda, más larga. Si una muestra de este tipo es iluminada a su longitud de onda absorbente (de excitación) y visualizada a través de un filtro que sólo permita pasar la luz de longitud de onda igual a la de la luz emitida, la muestra aparece brillante sobre un fondo oscuro. La intensidad y el color de la luz es una propiedad característica de la molécula fluorescente utilizada. Esta propiedad es utilizada por la microscopía de fluorescencia, la cual permite: 

 

• Visualizar partes de la célula: membrana plasmática, núcleo, vacuolas, retículo endoplásmico, etc. 

• Estudiar procesos celulares: división celular, muerte celular, cambios en el potencial de membrana, endocitosis y exocitosis. • Observar determinados iones, cambios de pH, etc. 

• Diferenciar partículas muy pequeñas que por contraste de fases no se resolverían. 

• Localizar moléculas específicas: proteínas, lípidos, etc. 

• Estudiar la interacción entre moléculas in vivo.