ریزآرایه‌های DNA برای تشخیص توالی‌های هدف متعدد DNA یا RNA استفاده می‌شود. در مورد توالی‌های هدف RNA، در مرحله نخست، RNA نمونه به "DNA مکمل" یا "cDNA" تبدیل می‌شود.
بنابراین، این روش از DNA نمونه استفاده می‌کند. DNA ممکن است از بیمار مشتق شده باشد یا از RNA بیمار ایجاد شده باشد. در هر صورت، این تکنیک از آرایه‌های بزرگی از "کاوشگر DNA " استفاده می‌کند که توالی‌های کوتاهی هستند که به قطعات مکمل موجود در نمونه ورودی متصل می‌شوند.
به طور معمول، ده‌ها هزار توالی کوتاه DNA سنتز می‌شوند و به صورت کووالانسی به یک لام شیشه‌ای به نام «تراشه» متصل می‌شوند و یک «لایه پوششی» از توالی‌های کوچک DNA به نام «کاوشگر یا پروب» ایجاد می‌کنند، که هر کدام ممکن است به ناحیه مورد نظر در نمونه متصل شوند. انتخاب گسترده‌ای از ژن‌ها در یک نمونه DNA ورودی را می‌توان با ایجاد یک لایه جستجو کرد که در آن هر ژن در ژنوم دارای یک توالی کوتاه مکمل است که به لام شیشه‌ای چسبانده شده است.
در نوع رایج آنالیز نمونه که در شکل نشان داده شده است، DNA نمونه یا cDNA مشتق شده از RNA نمونه، از سلول‌ها خالص شده، قطعه قطعه شده و با استفاده از PCR تکثیر می‌شود.در طول این فرآیند، برچسب‌های فلورسنت اضافه می‌شوند و به نسخه‌های DNA تولید شده توسط PCR متصل می‌شوند.
این امر منجر به ایجاد کتابخانه‌ای از قطعات کوچکتر DNA مشتق شده از نمونه می‌شود که با مواد فلورسنت نشاندار شده‌اند.
هنگامی که مواد مربوط به بیمار یا "کتابخانه" به لام شیشه‌ای ریزآرایه اضافه می‌شود، توالی‌های DNA برچسب گذاری شده از نمونه، که به عنوان "هدف‌ها" شناخته می‌شوند، به پروب‌های مکمل که به تراشه چسبانده می‌شوند، متصل می‌شوند. این منجر به تشخیص سیگنال فلورسنت در مکان‌های خاص روی تراشه ریزآرایه می‌شود.
از آنجایی که توالی‌های پروب در هر مکان روی لایه پوششی مشخص است، مکان‌هایی با شدت سیگنال فلورسنت می‌توانند برای ارزیابی حضور و کمیت توالی‌های DNA هدف خاص موجود در یک نمونه استفاده شوند.
در ابزار ریزآرایه، یک دوربین، فلورسانس را در مکان‌های مختلف تشخیص می‌دهد و بر اساس این واقعیت که توالی هر پروب DNA در هر مکان روی این تراشه مشخص است، فلورسانس را به جدولی از فراوانی توالی هدف تبدیل می‌کند.
