基因芯片技术是生命科学领域的一项革命性技术，它基于人类基因组计划（Human Genome Project, HGP）的实施和分子生物学的飞速发展。基因芯片技术具有高通量、高集成、微型化、平行化、多样化和自动化等特点，广泛应用于生命科学、医学和化学等研究领域。基因芯片技术的核心是将成千上万的核酸探针高密度有序地排列在平面载体上，如硅片、玻璃片、尼龙膜等，这些探针可以是DNA、寡核苷酸或基因片段，因此，基因芯片也被称作DNA芯片或DNA微阵列。
基因芯片技术的基本原理是基于杂交测序（sequencing by hybridization, SBH）方法。该技术将样品制备、化学反应和定性、定量检测等不连续、离散的分析过程集成于微小的基片上，通过分子杂交技术，在相同的条件下进行反应，然后用激光共聚焦扫描仪等设备记录反应结果，并通过计算机进行分析和综合，使得分析过程连续化和微型化。
基因芯片技术的四个主要技术环节包括芯片的制备、样品制备与标记、杂交反应以及信号检测和分析。芯片的制备主要有原位合成法和直接点样法两种。原位合成法适用于寡核苷酸，而点样法则适用于大片段，有时也用于寡核苷酸，包括接触式点样和非接触式点样（喷墨式打印）。样品制备与标记涉及从待检细胞或组织中分离出DNA或RNA，通过逆转录、PCR扩增、末端标记等操作，标记方法主要是荧光标记、生物素或同位素标记。杂交反应是固-液相杂交，探针分子固定于芯片表面，与液相的靶分子反应，杂交条件的选择需要考虑盐浓度、探针GC含量、电荷、连接臂长度和种类、基因二级结构影响等多个因素。信号检测和分析主要使用荧光标记法，激光共聚焦扫描仪记录荧光信号强度，并由计算机进行数据分析。
基因芯片有不同的分类方法。按片基不同可分为无机片基芯片和有机合成片基芯片；按应用不同，可分为表达谱芯片、诊断芯片、检测芯片；按制备方法不同，可分为原位合成芯片和合成后交联芯片（合成后点样芯片）；而最常用的分类是根据载体上所点探针的长度，分为cDNA芯片和寡核苷酸芯片两种。
基因芯片技术的发展和应用为人类疾病相关基因及病原微生物基因的定位、克隆、结构与功能研究提供了强有力的工具。随着技术的不断成熟，基因芯片技术在疾病诊断、药物开发、基因表达分析、基因功能研究等领域得到了广泛的应用。然而，尽管基因芯片技术展现出巨大的潜力，它也面临着一些挑战和问题，如芯片设计的复杂性、数据处理和分析的难度、成本的高昂、以及对实验操作要求的精确性等。未来的研究和技术发展将着力于解决这些问题，进一步推动基因芯片技术在生命科学和其他领域中的应用。
