與常規分析儀器相比，微流控系統的分析原理一般并無區別，微流控分析儀器的優勢主要反映在其微型、自動、高效與低價上。發展性能全面、應用范圍廣的微流控分析儀器似乎不利于充分發揮這些優勢，而根據應用需求設計專用的、便攜式、適合于非專業人員使用的廉價儀器設備則更有可能在與常規分析儀器的競爭中取得自己更多的市場份額。不久前研制成功并上市的供糖尿病患者使用的葡萄糖手表就是典型的專用型設備，它是一個實現了從采樣到報出結果的真正意義上的便攜式μTAS。未來更多專用型的微流控儀器將仍可能主要出現在醫學應用領域。

微流控分析系統的重點應用領域是生命科學。微流控芯片在分析儀器微型化、集成化和便攜化方面的優勢為其在生物醫學、高通量藥物合成篩選、農作物的優選優育、環境監測與保護、衛生檢疫、司法鑒定、生化試劑的偵測和天體生物學研究等眾多領域的應用提供廣闊的前景。隨著人類基因組計劃的完成，人類已進入了后基因組時代，單核苷酸多態分析、基因表達分析、基因變異分析和蛋白質分析將更為重要。由于微流控分析系統大規模平行處理的能力，它可能成為后基因組時代的支撐性技術。微流控技術可以實現在一片芯片上同時對多個病人進行多種疾病的檢測與疾病早期診斷。這些特點會使其在未來的臨床診斷中發揮重要的作用。在軍事領域，便攜式微流控分析儀器可直接應用于監測戰場上的水源，空氣和食物的污染情況；在刑事科學領域，可在犯罪現場檢測犯罪物證，并立即與基因指紋庫系統存儲的DNA數據進行比較。在檢疫、食品、衛生、農業、環境等監督領域，如大規模的健康檢查，地區性遺傳病，傳染病的調查分析及研究，污染物質對人群、農場質量改良、動植物的作用機制及作用范圍的研究、海關對入境動植物及商品的生物學檢驗等，微流控芯片均有良好的應用前景。這些應用的成功實現將大大促進微流控分析技術的發展。

目前，對于致命病原體的檢測還只能在專門的實驗室并且耗時數日甚至數周才能完成，每年全世界在診斷測試方面耗資200億美元。2004年的一期美國期刊商介紹了題為“七大新技術將改變一切”，其中闡述了微流體技術的應用可以使疾病檢測技術走向大眾，人們可以用病原體檢測儀自己動手檢測體液中是否存在特定的病原體（如艾滋病、SARS或禽流感病毒等）。美國Akonni Biosystem公司已經能夠提供微流體結核菌檢測技術，并開發出微流體SARS檢測儀，于2006年投放市場。Akonni公司的首席執行官查理斯預言“現在必須由專業技術人員操作的病原體檢測將來幾乎人人都能做”。

用于航空航天領域微流量控制系統中的微小型閥，需要具有耐高壓、低泄漏、高頻響和高控制精度等綜合性能。我國已設計出可控高壓力微流體的常閉微小型閥滿足該系統需要。

實驗室微流體芯片技術將在分析化學、生物醫學、診斷及藥物學領域中得到廣泛應用，如臨床血細胞分析、蛋白質分析、核酸分析、藥物分析和小分子分析等；用于稀有細胞的篩選、信息核糖核酸的提取和純化、基因測序、蛋白質結晶、藥物檢測等；應用于分子生物學的分子檢測技術、活體檢測、高通量熒光DNA序列技術等；用于DNA和RNA的分析檢測、化學和生物試劑、環境污染的監測及藥物的合成與篩選等。現在已經有微加熱器、微型泵、微型閥、微流量控制器、微電級、電子化學和電子發光探測器等組成的芯片實驗室問世，并出現了將生化反應、樣品制備、檢測和分析等部分集成的芯片。隨著實驗室芯片技術的快速多元化的發展，其應用將成為新的經濟增長點。

在軍事上，將采用MEMS技術使生物和化學領域結合，集成生物流體微處理器，將診斷、快速檢測和藥物注射治療集成在一個手表一樣的芯片戴在戰士的手上，可以實時監測進入戰斗狀態的軍隊。使用以MEMS為基礎的微流體技術，可在生化分析與合成中，執行幾百項以流體為基礎的處理過程。如作戰人員使用的便攜式系統，可自動的檢測各種化學和生物危險，同時減少了探測和預警的時間；微型機械反應器能夠在不用運輸、立即投放的地方，安全的生產少量有害的化學物質；精確測量、分析、分發生物和化學流體，允許在戰場重建和管理藥品。