香豆素染料的Stokes 位移大、光稳定性好、对细胞的穿透能力强，因此香豆素染料可应用于细胞学等生物领域。
荧光素是常见的荧光染料之一。其与强碱反应生成荧光素盐，易溶于水，并有强烈绿色荧光，荧光量子产率0.65（pH=7水溶液），可使许多生物具有荧光的物质。它与ATP形成复合物（荧光素腺苷），然后再与荧光素酶(Luciferase)结合。
目前常用的为可见光区（400-700 nm）和近红外一区（NIR-I，700-900 nm）的荧光染料。相较于可见光区和近红外一区荧光，近红外二区（NIR-II，1000-1700 nm）荧光在机体的散射和组织吸收变少，此波段的生物自荧光效应极低，在体内成像中展现出深的组织穿透深度和高的空间分辨率等。
荧光标记技术是一种非放射性的标记技术，它是通过将能发射荧光的物质共价连接或物理吸附到目标分子的某个基团上，通过检测荧光物质来实现对非荧光物质的定性和定量研究。
Cy5 hydrazide, Cy5.5 alkyne 和Cy7 NHS ester 的吸收在近红外区背景非常低，是荧光强度高、稳定的长波长染料。适合于活体小动物体内成像代替放射性元素。Cy系列的荧光染料我们一般分为磺酸化菁染料（sulfonated cyanines）和非磺酸化菁染料
荧光抗体技术，用荧光物标记抗体来检测细胞或组织中相应抗原或抗体的技术。荧光物种类一般有异硫氰酸荧光素（FITC）、罗丹明荧光素、二氯三嗪基氨基荧光素等。一般是将待测标本固定于玻片表面，滴加已知荧光抗体后再以缓冲液冲洗，干燥后于荧光显微镜下观察阳性是可见带荧光的抗原抗体复合物; 阴性无荧光(因为带荧光的抗体不能与抗原结合，被冲冼掉)。该技术具有简单、特异性高、敏感性低、同时检测多种抗原时较复杂等特点。
荧光蛋白GFP发展到现在，已有多种光谱区域的荧光蛋白，包括绿色荧光蛋白、蓝色和蓝绿色荧光蛋白、黄色荧光蛋白、橙色荧光蛋白、红色荧光蛋白，不同光谱型的荧光蛋白在亮度、光稳定性、分子大小上有所不同。
荧光标记技术指利用荧光物质共价结合或物理吸附在所要研究分子的某个基团上，利用它的荧光特性来提供被研究对象的信息。荧光标记的无放射物污染，操作简便等优点。其中常见的是利用荧光标记多肽来检测目标蛋白的活性。除此，多肽的荧光修饰同样是多肽合成领域的内容。荧光标记技术不只局限于蛋白质，它还可以对核酸、聚糖、抗体以及各种活性基团等其他结构进行标记。
荧光染料可单独使用，也可组合成复合荧光染料使用。其中复合荧光染料是利用荧光共振能量转移技术合成的荧光染料，由距离非常近、能量可以在彼此间传递的一个供体及一个受体荧光物分子所组成。复合染料在受体分子的激发波长被激发，在供体分子的发射波长发射一个光子。
ICG是一种特殊的荧光染料，可被波长范围在750～810 nm的外来光所激发，发射波长约840 nm的近红外光。局部注射的ICG可被淋巴系统吸收并与淋巴系统中的白蛋白结合，随淋巴系统引流至淋巴结最终回流至血液系统。由于淋巴系统转运缓慢，ICG可在淋巴系统内存在较长时间，ICG荧光成像技术正是基于以上原理，通过特殊的显像设备实现引流淋巴管和淋巴结的示踪。
