基因表达检测的最终技术目标是能确定所关注的任何组织、细胞的RNA的绝对表达量。可以先从样本中抽提RNA，再标记RNA，然后将这些标记物作探针与芯片杂交，就可得出原始样本中不同RNA的量。然而用于杂交的某个特定基因的RNA的量与在一个相应杂交反应中的信号强度之间的关系十分复杂，它取决于多种因素，包括标记方法、杂交条件、目的基因的特征和序列。所以芯片的方法最好用于检验两个或多个样本中的某种RNA的相对表达量。样本之间某个基因表达的差异性（包括表达的时间、空间特性及受干扰时的改变）是基因表达最重要的，而了解RNA的绝对表达丰度只为进一步的应用或多或少地起一些作用。

双色杂交：为了最大限度地增加差异显示的可靠性和精确性，我们用两种具有不同光谱的荧光染料标记两种不同样本，然后混合这两种探针，并同时与一张芯片杂交的方法来直接对比这两种样本。两样本中的一种基因的相对表达量可通过同源目的基因的两种染料的荧光强度的比值检测出来。这个比值对以上讨论的那些可能影响与某个特定基因杂交探针绝对量，但不影响两种标记探针杂交相对量的因素不敏感。

DNA基因表达谱芯片的应用范围：最简单的基因表达谱检测是比较两种不同细胞或组织样本中的与芯片阵列中相应基因对应的mRNA的相对丰度。例如，可对比试验干预前后，或经某种处理后连续时段内的细胞以及不同分化时期的细胞，也可以对比突变型和野生型之间的mRNA表达的不同方式。这种试验方法灵活，使研究者可以收集到有关每种基因表达调节的更准确信息。例如，通过一张芯片上的多核糖体RNA和总mRNA的对比杂交，可以测出每个基因的翻译效率；通过细胞核和细胞质中的polyA RNA样本的差异性杂交，可以估计出细胞核与细胞质中的每种polyA RNA的分布：同样的方法还可以调查其它类型的亚细胞单位。

I型和II型试验：许多受关注的生物学问题都能用双色杂交试验这种最简单的方法来研究。即两种样本直接在一张芯片上进行比较（被称为I型试验）。然而，对于需要对比多个样本的复杂问题，这种直接的比较就不适用了。针对这种情况，我们使用一种替代的试验设计，即在每次杂交中加一个一般对照作参考，这样既保持了双色杂交内部对照的本质特征，又可形成在大量样本中的推断对比，而不需要每个成对样本单独对比（这样的试验设计为II型试验）。这种方法最普遍的应用是用于时段（time-course）试验，即每个时点（timepoint）与一个原始时点作对比。由于在某个时点的一个特定基因的量相对于一个固定的参照（原始时点）而被检测，那么就可研究通过这个时段的每个基因的活动方式。参照物不一定与被检验的样本有关系，参照物最主要的属性是它应提供一个杂交信号，这样在芯片上任何一个目的基因的杂交信号比值的分母就不会为零。因为在被对比的大量样本中，一个理想的参照物对于每个样本来说，都是一样材料的混合，在这个混合物中，在一个样本中表达的任何一个基因，也会在参照物中表达出来。