（一）基因（或DNA片段）染色體定位和基因圖譜繪制
目前應用的基因定位的主要方法是FISH。分離到的DNA序列直接通過FISH,同時采用多種顏色熒光素的標記探針，結合中期染色體和間期細胞方面的信息，可快速確定一-系列DNA序列之間的相互次序和距離，完成基因制圖。用不同顏色炎光索標記2個不同的DNA鏈，而且他們在染色體上的距離大于1Mbp時，可以依據不同探針信號的排列關系分辨他們在染色體上的順序。
若采用5-溴脫氧尿嘧啶（ 5-Burd ）處理細胞，能夠獲得高分辨顯帶的染色體，提高DNA鏈標記到染色體上的分班能力。如使用間期細胞，2個DNA鏈的距離可以縮短至50kb,這個間距是染色體上分辨距離的1/20,不同探針的次序可以通過測量間期細胞的距離來確定。確定DNA鏈在染色體上的精細位置適用于檢在某些特殊的染色休易位和缺失。標記同一-DNA鏈與不同種屬細胞的染色體雜交，可以找出不同種屬之間的同源基因以及基因在染色體上的位置，從而了解種屬之間的進化關系。
（二）染色體數目與結構異常
在細胞遺傳學檢在中，重復序列的探針應用最多，包括a衛星DNA探針、β衛星DNA探針和經典衛星DNA （elassic- stllite DNA ）探針。a衛星DNA探針主要檢測人染色體的著絲粒。β衛星DNA探針位于頂端著絲粒染色體及染色體的異染色質周圍。經典衛星DNA探針有AATCG短片段重復，位于染色體1、9、15、16和Y染色體長臂異染色質周圍。后2種探針除可用于染色體數目檢查外，還可用于上述部位精細改變的檢查。應用FISH技術檢測染色體數目與結構異常，具有較高的特異性及敏感性，目前已被廣泛應用于快速產前診斷。
（三）血液腫瘤學
臨床上對血液腫瘤的FISH檢測主要集中在:染色體異位形成的融合基因的檢測，如ber/abl 易位DNA探針、t（ 15; 17）易位DNA探針和t（ 18; 21 ）易位DNA探針等;基因缺失檢測可以發現一些關鍵基因的缺失，有助于疾病的診斷及預后判斷;使用熒光原位雜交技術可對微小殘留病灶進行檢測，以及進行造血干細胞移植狀態的監測。
（四）實體腫瘤學
在FISH技術之前的所有測定基因擴增的方法，都是采用經典的分子生物學方法，與FISH相比，這些方法不僅費時費力，而且也不能在細胞水平上觀察到基因擴增的狀態。FISH技術更大的優點是可以在間期細胞核上觀察到DNA擴增的直接證據，而且間期細胞核所顯示出的擴增DNA熒光信號的數量多少及熒光強度常與DNA擴增的水平有關。
FISH被廣泛應用于乳腺癌、膀胱癌，宮頸癌，肺癌和淋巴癌等實體腫瘤的輔助診斷。乳腺癌細胞中Her-2/neu基因的擴增常預示著患者預后較差，25% ~ 30%的乳腺癌患者有Her-2/neu基因的擴增和/或過度表達。應用Her -2/neu基因DNA探針檢測Her-2/neu基因的擴增表達水平，有利于對乳腺癌進行臨床診斷及療效監測。使用染色體著絲粒特異性探針可以對間期細胞進行染色體數量變異分析，如Hopman采用FISH技術研究膀胱癌，發現9號染色體的丟失。采用多種染色體探針，以不同的顏色標記，可用于腫瘤染色體數目改變的異質性研究。目前，FISH主要集中用于對腫瘤的早期診斷、療效檢測，個體化治療和預后判斷等方面。