生体反応や構造の画像化、あるいは可視化のことを指す。大別して、(1)蛍光プローブを利用した細胞内生理状態、たとえばイオン環境等の可視化、(2)クラゲの緑色蛍光たんぱく質（GFP ; green fluorescent protein）や発光機能を付加させたペプチドを利用することによる病態評価、(3)SPM（scanning probe microscope）を用いたナノレベル（分子レベル）でのたんぱく質構造の画像化などがあり、蛍光顕微鏡やレーザー共焦点顕微鏡による細胞レベルでの画像化も含まれる。さらに広くは、CTやMRI等の医療診断機器における断層画像などを含んで指す場合もある。(1)の代表的なものはカルシウム等のイオンプローブで、細胞内のカルシウムやナトリウムの濃度や分布とその時間的変化を調べる際に使われる。(2)では、GFPの他にエクオリン（aequorin イクオリンともいう）やホタルの発光原理であるルシフェリン－ルシフェラーゼ反応（Luciferin-Luciferase reaction）を利用した発光解析が用いられ、疾病に関連した細胞やたんぱく質の特定や細胞の再生過程の観察に使用される。(3)では、原子間力顕微鏡（AFM ; atomic force microscope）による液中での受容体たんぱく質の構造解析やビデオAFMによるDNAの動的構造変化が画像化されている。