该技术不但可用于已知基因或序列的染色体定位，而且也可用于未克隆基因或遗传标记及染色体畸变的研究。在基因定性、定量、整合、表达等方面的研究中颇具优势。 在细胞遗传学检查中，重复序列的探针应用最多，它们是α卫星DNA、β-卫星DNA和经典卫星DNA探针。α卫星DNA探针主要检测人染色体的着丝粒。β卫星DNA位于顶端着丝粒染色体及号染色体的异染色体质周围.经典卫星DNA（classic-saiellite DNA）有着AATGG短片段重复，位于染色体1、9、15、16和Y染色体长臂异染色质周围。后两种探针除去可用于染色体数目检查外，还可用于上述部位精细改变的检查。三种探针产生的荧光信号都在染色体着丝粒或附，因此常用于鉴定，羊水细胞可不培养直接作FISH检查，发现在21三体（Down氏综合征）、18三体（Edward综合征）、13体（Patau 综合征）、45XO（Turner氏综合征）和47XXY（Klinfelter综合征）。
FISH在白血病方面和应用较为方泛的是慢性粒细胞白血病bcr/abl易位DNA探针，采用Digoxigenin标记于22号染色体上的bcr基因，用Biotin标记位于9号染色体上的Abl基因，然后用红绿二种不同颜色的荧光素检测，慢粒常有染色体易位t（9；22）（q34；q11）而引起bcr和Abl基因的融合，这时不需要检测分裂中期细胞，在间期细胞中就可以见到二种颜色讯号的混合，从而可以确定是Ph阳性细胞。这特别适合化疗后缓解的CML，极易发现残存的白血病细胞。其它如t（15；17）易位DNA探针，t（18；21）易位DNA探针分别可用于急性早幼粒白血病（APL）和急性粒细胞白血病（AML）的诊断。此外在白血病的诊断方面，还有等位17号染色体长臂iso(17q),16号染色体长臂间倒位inv（16）探针等，都有商业出售。
在实体肿瘤方面，应用较为广泛的是HER-2/neu基因探针。乳腺癌细胞中Her/2-neu基因的扩增常预示着患者预后较差。在FISH技术之前的所有测定基因扩增的方法，都是采用经典的分子生物学方法South blotting等），但这些方法与FISH相比，不仅费时费力，而且也不可能在细胞水平上观察到基因扩增的状态。FISH技术的更大优点是可以在间期细胞核上观察到DNA扩增的直接证据，而且间期细胞核所显示出的扩增DNA荧光信号其数量多少及荧光强度常与DNA扩增的水平有关。1998年美国政府FDA批准了作为基因治疗的一种单克隆抗体Herceptin，可配合化疗来治疗部分晚期转移性乳腺癌病人，约25-30%的乳腺癌病人有HER-2/neu基因的扩增和/或过度表达。这部分病人适合Herceptin治疗、FDA在此前一些时候批准了Vysis公司的HER-2/neu基因DNA探针在乳腺癌临床诊断上的应用。HER-2/neu基因的扩增或过表达也见于卵巢癌、子宫内膜癌、涎腺肿瘤及胃癌等恶 性肿瘤。可以预，在不久的将来Herceptin和HER-2/neu基因DNA探针可用于这些肿瘤的治疗和诊断。其它一些实体瘤的肿瘤的肿瘤基因的探针如N-myc,C-myc,CyclinD1等虽有商业出售，但目前还未用于临床。 染色体x,y,21,18和13的数量变化常与先天性疾病有关。采用染色体着丝粒重复序列DNA作为探针，可以确定分裂细胞或间期细胞这些染色体的数目止，如采用21号染色体的涂抹（painting）探针，根据标记区域的大小可检测出Down氏综合征的发生。
实体肿瘤的染色体研究比较困难，这是由于获取足够量的分裂期肿瘤细胞比较困难。使用染色体着丝特异探针，对间期细胞进行染色体数量变异分析，可获得较好的结果。因此FISH技术十分有助于肿瘤细胞遗传细胞遗传学的研究。Hopman采用FISH技术研究膀胱癌，发现9号染色体的丢失。FISH检测的结果与流式细胞仪分析的结果完全一致。Waldman等发现染色体数目的改变和肿瘤的分化及分期有着密切关系，如7号染色体啬常见于有较高的Brdard分级和有较高的PCNA标记指数的晚期、恶性度高的肿瘤。Waldman认为这一现象可涉及到7号染色体上某些特殊基因的表达增加或被抑制。采用多种染色体探针，以不同的颜色标记，更适合于实体肿瘤染色体数目改变的异质性研究。
对于G或Q显带难以确定的染色体结构改变，运用FISH技术可以帮助解决。许多不能归类的标记染色体，FISH技术可以确定畸变的来源，如Miura等报告21例非小细胞肺癌（NSCLC）的染色体改变，其中一例有2个标记染色体，用FISH检测后证实是来自9号染色体的短臂梁色体上微细带的丢失，普通显带常不易发现，用特定的基因探针检测时，在正常应该有荧光信号的部位如不出现信号，表示有染色体的丢失。Lux等用Ankyrin基因作探针，检测遗传性球殂红细胞增多症病人的染色体和间期细胞，发现有这个基因的缺失。Taguchi等采用靠近3p21带附近的6个不同位点的探会，比较异常和正常3号染色体，确定胸膜间皮瘤有3p21带的缺失并推测这个区域可能存在重要的抑癌基因，为了进一步的分子生物学研究提供了重要线索。选择按一定顺序排列的基因探针，可以帮助确定染色体倒位，尤其是臂间倒位的性质，如急性白血病有16号染色体的倒位，选择两个分别位于断裂点近端和远端的粘粒探针，同时用16号染色体着丝位探针，正常细胞荧光信号的次序是：粘粒-粘粒-着丝粒，而白血病细胞的信号的次改变为粘粒-着丝粒-粘粒。
杂交细胞通常是含有单个人类染色体啮齿动物细胞。这种杂交细胞常用于绘制基因图谱或生产单个染色体特DNA库。杂交细胞在培养过程中，人体染色体极易丢失或发生染色体重排，因此，需要对杂交细胞定期进行细胞遗传学检查，采用人体组DNA作为探针或相应人体染色体涂抹探针，可以很主便的检测这些改变。 采用FISH技术，不仅可以直接确定某一DNA链在染色体上的位置，而且诮用多种颜色荧光素的标记控针，还提供了一个简单的确定基因顺序的方法。可用不同颜色荧光素标记两个不同的DNA链，而且他们在染色体上的距离大于1Mbp时，可以依据不同探针信号的排列关系分辨他们在染色体上的顺序。采用5-Burd处理的细胞，可以获得高分辨显带的染色体，从而增加DNA链标记到染色体上的分辨能力。如果使用间期细胞，两个DNA链的距离可以缩短至50Kbp，这个间距是染色体上的分辨距离的二十分之一。不同探针的次序可以通过测量其间期细胞的距离来确定。
确定DNA链在染色体上精细位置，适用于检查某些特殊的染色体易位和缺失，如涉及11号染色体q23的易位常见于急性白血t（4；11）见于急性淋巴细胞白血病（ALL），t（6；11)，5（9；11）见于急性粒细胞白血病（AML），t（11；19）见于急淋和急粒两种白血病。
标记同一DNA链与不同种必细胞的染色体杂交，可以找出不同种属之间的同源基因以及基因在染色休上的位置，从而了解种属之间的进化关系。 DNA扩增通常表现为异常的显带区域（ABRS）或异染质区（HSRS）以及无着丝微小体（DM），这些基因扩增的细胞遗传学表现在许多恶性肿瘤中。搞清楚肿瘤细胞中物定DNA链（基因）的扩增，有助于了解肿瘤的恶性增生过程。在肿留细胞中某些肿瘤因(Oncogene)的扩增，可作为预测肿瘤进展及预后的临床指征。如FISH能有效地在染色体上定位扩增的特定DNA，特别是当细胞遗传学发现在HSR或ABRS来源及位置，推测可能扩增的肿瘤基因，从而有目的检测某些基因，并能很快得到直接清晰的基因扩增的信息。Cherif等在结肠腺癌细胞中，采用FISH技术发现C-myc的扩增，而且C-myc扩增链是重排在19号染色体的长臂上。染色体上策细带的丢失，普通显带不易发现，用特定的基因探针检测时，在正常应该有荧光信号的部位如不出现信号，表示有染色体的丢失。用Ankyrin基因作探会，检测遗传性球殂红细胞增多症病人的染色体和间期细胞，发现有这个基因的缺失。有学者用FISH技术在37例B细胞淋巴瘤中发现21例（56.8%）存在6q23-24的缺失，故认为这一改变对淋巴瘤诊断有实际应用值。
