現階段，微流控芯片在生物學中最重要的應用領域是細胞生物學。在很多情況下細胞的線性尺寸在10~100um，正好和現行的微流控芯片的構件尺寸相仿，再加上目前使用的PDMS等材料所具有的低毒生物相容性及對氧、二氧化碳等的通透性，使得有很大一部分芯片成為細胞研究極為重要的平臺，包括細胞培養、刺激、分選和裂解等單元過程都可以在芯片平臺上實現，所涉及的最直接的應用領域包括生物傳感器、干細胞研究以及藥物篩選等。（如圖）
在醫學領域的應用往往被看成是對分析化學研究和生物學研究的直接結果。現階段在醫學領域的重要應用之一是臨床診斷，微流控芯片有可能對全球化的公共健康作出貢獻，其中典型的工作是以“現場即時檢測”(point of care testing)為代表的微流控芯片診斷。現場即時檢測是現代臨床檢驗的一個重要分支，它泛指醫生或其他科研人員在中心實驗室以外所做的任何實驗室指標的檢測，與中心實驗室相比，這種檢測具有小型、便攜、快捷、方便等優點，適用于發達國家的家庭和發展中國家的邊遠貧困地區。芯片實驗室是使現場實時檢測理念付諸實施的理想平臺，可能會對全球公共健康具有重要意義。
