基因表達譜的獲得與表示在基因晶片的實驗中，首先選取來自不同狀態的樣本，如正常組織與腫瘤組織、不同發育階段組織，或用藥前後的細胞或組織等。其中一種被稱為實驗樣本，另一種就是相應地被稱為參考樣本。實驗樣本和參考樣本mRNA在逆轉錄過程中，分別用不同的紅、綠熒光基團標記，並將它們混合，與微陣列上的探針序列進行雜交，經過適當的洗脫步驟後，用鐳射掃描器對晶片進行掃描，獲得對應於每種熒光的熒光強度影象，透過專用的影象分析軟體，可獲得微陣列上每個點的紅、綠熒光強度（Cy5和Cy3），其比值（Cy5/Cy3）稱為該基因在實驗樣本中的表達水平。Step1：基因晶片的製備。在矽膠、玻璃片、聚丙烯或尼龍膜等載體上按特定的排列方式固定大量的探針，形成DNA晶片。晶片種類較多，製備方法也不盡相同，基本上可以分為兩大類：原位合成和直接點樣法。Step2：熒游標記探針的製備。將待分析的基因探針在晶片雜交之前進行純化、逆轉錄或擴增級熒游標記。最普遍的熒游標記法是用Cye3-dUTP(綠色熒光)標記對照樣本，Cye5-dUTP(紅色熒光)標記實驗室樣本。Step3：標記探針與晶片雜交。選擇雜交條件，將製備的熒光探針與晶片進行雜交，一定時間以後，洗去未結合探針，然後進行熒光訊號的掃描與分析。Step4：雜交晶片的掃描。雜交後的晶片用特定波長的鐳射進行激發，此時晶片上的探針會發出不同波長的熒光。用共聚焦鐳射掃描器檢測探針的熒光強度，可以得到Cy5和Cy3的兩幅單色影象。分別對這兩幅影象進行偽色彩處理，然後疊加稱為一幅影象，這就是實驗所得到的原始資料——雜交影象。影象中樣點的熒光強度值間接給出了基因晶片中對應探針的相對丰度值。如果來自測試樣本的表達丰度高，那麼樣點呈紅色；如果來自參考細胞樣本的表達丰度高，那麼樣點呈綠色；如果兩者丰度相當，樣點就呈黃色；如果二者沒有進行雜交反應，則樣點保持背景黑色不變。透過這種方法，取自兩個不同樣本的基因相對錶達水平差異就可以表現出來。Step5：將基因表達譜資料從雜交影象中提取出來，即將原始雜交影象轉化為基因表達譜資料。