直接檢測模式是將待測蛋白用熒光素或同位素標記，結合到芯片的蛋白質就會發出特定的信號，檢測時用特殊的芯片掃描儀掃描和相應的計算機軟件進行數據分析，或將芯片放射顯影后再選用相應的軟件進行數據分析。間接檢測模式類似于ELISA方法，標記第二抗體分子。以上兩種檢測模式均基于陣列為基礎的芯片檢測技術。
該法操作簡單、成本低廉，可以在單一測量時間內完成多次重復性測量。國外多采用[color=#990000][b]質譜[/b][/color](mass spectrometry．MS）分析基礎上的新技術，如表面加強的激光離子解析一飛行時間質譜技術（SELDI-TOF-MS），可使吸附在蛋白質芯片上的靶蛋白離子化，在電場力的作用下計算出其質量電荷比，與蛋白質數據庫配合使用，來確定蛋白質片段的分子量和相對含量，可用來進行檢測蛋白質譜的變化。光學蛋白芯片技術是基于1995年提出的光學橢圓生物傳感器的概念。
利用具有生物活性的的芯片上靶蛋白感應表面及生物分子的特異性結合性，可在橢偏光學成像觀察下直接測定多種生物分子。