微流控芯片最初的應用領域是化學，更確切地說是分析化學。微流控芯片的第一批研究工作以芯片毛細管電泳的形式開始的，因此設計大量的DNA分析、蛋白質分析和手性拆分等方面的應用，大體上屬于分析化學的范疇。此后一段時間，雖然平臺的形式在毛細管電泳的基礎上有所擴充，在芯片上出現了更多的分離單元、檢測單元和樣品處理單元，但是在本職上海是分析化學。因此，在那一段時間里，微流控芯片和微全分析系統的概念被混用。

微流控芯片作為一種分析化學平臺的優勢包括耗樣量低、分析速度快、具有高靈敏和高分辨率，還可以把樣品處理、分離、反應等與分析相關的過程集成在一起，大大提高分析的效率。（圖b）

微流控芯片在化學上的另一個應用是反應，特別是對于高附加值化學品的合成，以及一些重要的催化反應、控制模擬。有很長一段時間，微流控芯片在合成領域的應用曾經因為它國語微小的體積而遭到忽略，但是現在已有越來越大的人認識到，這一缺陷完全可以通過提高合成反應的通量彌補，此時，微流控芯片作為一種化學合成平臺包括傳質傳熱迅速，副產物少，單位時間得率高（圖a）等的優勢得到顯現。這些優勢很可能為高附加值化學品，特別是以微納米粒子為基質的材料生產領域帶來革命性的變化。