微點陣芯片掃描儀被掃描的微點陣區域被看作由許多大小相等的像素組成。激光器產生激光(作為激發光)經物鏡聚焦在微點陣表面的一個像素點上，該像素中的熒光素分子吸收激光光量子，從各個方向上釋放熒光光量子，并部分被物鏡捕獲。由于玻片的反射作用，物鏡同時也捕獲了反射回來的激光，且釋放熒光的光量子要比激光的光量子少幾個數量級。
微點陣芯片掃描儀分辨的基本依據是釋放熒光波長一般略長于激發光波長，分辨的基本功能是最大限度通過被激發的熒光素釋放的熒光信號，而最大限度地消除反射激光信號和其它由玻片、試劑、透鏡、DNA、另一熒光素等發出的非靶標熒光信號。探測器的功能是將釋放熒光的光量子轉換成電流，最常用的探測器是光電倍增管(PMT)。一個光電倍增管可將一個光量子轉換成多個電子，最多可達100萬個。放大率可通過改變PMT的電壓供應來調節。
微點陣芯片掃描儀數模(A/D)轉換器將電子轉換成一系列的數字信號，數字化過程是個光量子時空平均化步驟，結果是每個像素產生一個代表其總熒光強度的數字信號。一個針孔光柵被置于PMT探測器之前，用于控制物鏡的聚焦深度，以便只有從玻片表面位置發出的熒光信號能被檢測到;即只有在玻片表面激發光聚焦點上被激發的熒光素的釋放熒光，才能由探測器透鏡組聚焦與針孔部位，恰好通過針孔。玻片表面以下或以上位置上產生的熒光信號(如由一片雜質產生)達到針孔時，其聚焦點將在前述釋放熒光聚焦點之前或之后，故而只能有極少部分的光信號能通過針孔。
微點陣區域上不同像素點的連續掃描動作，是通過馬達水平移動芯片裝載平臺，或通過微反光鏡移動入射激發光束，或兩者兼而有之來實現的，最終獲得針對某色熒光標記的圖像文件。而對于不同熒光標記，則通過切換不同波長的激光來激發相應熒光素釋放熒光，同時切換選擇性通過不同波長范圍的濾光片(即選擇不同熒光掃描頻道)來檢測相應釋放熒光信號，重復掃描，分別獲得各色熒光標記的圖像文件。