雙光子共焦顯微鏡具有許多突出的優點:雙光子共焦顯微鏡可以采用波長比較長的、在生物組織中穿透能力比較強的紅外激光作為激發光源,因此可以解決生物組織中深層物質的層析成像問題。由于雙光子熒光波長距離發光波長,因此雙光子共焦顯微鏡可以實現暗場成像。雙光子可以避免普通成像中的熒光漂白問題和生物細胞的光致毒問題 。雙光子躍遷具有很強的激發選擇性,有利于對生物組織中一些特殊物質進行成像研究。