1 利用DNA芯片研究疾病狀態基因的差異表達模式
CpG島的過度甲基化是腫瘤中的常見后發事件（epigeneticevent）,最近Yan等發展了一種基于微陣列的方法，稱為差異性甲基化雜交（differential methylation hybridization,DMH）,他們制備了含1104個CpG島標簽的微陣例，用于篩查28位配對的原發乳腺癌和正常樣本，結果顯示，其中將近9%的標簽在大部乳腺癌樣本中的甲基化程度相對于他們的正常對照有顯著增加，同時揭示出CpG島過度甲基化與乳腺癌的組織學程度關。
Elek等從正常人和三個獨立的前列腺癌患者體內提取Mrna,將其反轉錄成cDNA后制備成含588個基因的微陣列，并將其用于基因差異表達分析，發現其中至少19個基因在腫瘤及正常組織中差異表達，提示微陣列與相關cDNA 庫結合，能促進對診斷和治療前列腺癌及其它腫瘤的潛在靶點的快速鑒定。
2 利用DNA芯片研究病原體感染后宿主基因表達模式的改變
為了在mRNA水平上全面了解HIV感染CD4 T細胞后產生的總體效應，Geiss等用cDNA微陣列分析了大約1500個受HIV-1感染的細胞的cDNAs，發現在感染后2天左右，宿主細胞基因表達幾乎無改變，但在感染后3天時，可檢測出20種細胞基因有差異表達。其中包括參與T細胞信號傳導、亞細胞運輸（subsellular trafficking）、轉錄調節的基因以及其它一些未知基因。這些結果支持了關于HIV-1感染將導致大量細胞基因表達改變的假說，并為將來進一步研究差異性表達mRNA產物的功能提供了框架。
3 利用DNA芯片檢測藥物治療對基因表達的影響
有研究者應用高密度微集芯片在酵母中檢測藥物治療對基因表達的影響，在其中一個研究中，應用芯片在酵母基因組水平上檢測了激酶抑制劑治療前后mRNA水平的變化，從而分析蛋白激酶抑制劑對基因表達的影響。另外一項研究報道了免疫抑制性藥物FK506作用于酵母后，產生了一種特征性基因表達模式。 這種表達模式在無效突變體的酵母細胞（帶FK506作用靶點）中也可觀察到，表明部分的藥理功能缺失仍可引起相似的基因表達改變。同時，在此實驗中也發現了不同于藥物最初靶點的其它通路，如果將類似的方法應用于人細胞及組織，將大大提高新藥鑒定及藥效評估的效率。
4 利用DNA芯片進行模式生物體中的基因表達及功能研究
模式生物體的基因組織結構相對簡單，但是它們的核心細胞過程和生化通路在很大程度上是保守的，通過對其研究，可加速對人類基因結構和功能的了解。