生体内における分子の挙動を可視化するための技術。計測対象の生体を、生きたままの状態で可視化することにより、生理的機能の解明の他、病気の診断等への応用が期待されている。遺伝子操作によるGFP（green fluorescent protein　クラゲがもつ緑色蛍光たんぱく質）などの蛍光標識の他、ホタルの発光原理のルシフェリン－ルシフェラーゼ反応（Luciferin-Luciferase reaction）を利用した分子イメージングが盛んに行われている。一方、フルオロフォア（fluorophore）と呼ばれる蛍光プローブを利用したDNAチップやたんぱく質機能解析など、創薬に向けた薬効評価に利用する試みも行われており、他の手法と組み合わせることにより、有力なバイオイメージング手法となる。