微流控芯片很早就應用于核酸的檢測，從核酸提取到PCR，再到直接熒光檢測，間接的分子雜交檢測，或者電泳分離檢測，都可以集成到微流控芯片上。在樣本制備方面，因涉及細胞裂解和核酸提取純化，這部分通常比其他類型的微流控復雜，需要一系列的微泵和閥門進行配合。而擴增反應相對簡單，樣品通過毛細管連續流過不同溫度的區域，實現溫度的周期性變化；近年來出現的等溫擴增技術，則進一步簡化了芯片技術。除了熒光定量檢測方法直接檢測產物的有或無；也可以通過毛細管電泳對擴增片段進行檢測，例如短串聯重復序列(short tandem repeat, STR)檢測；或者通過毛細管導流至雜交區進行分子分型，如流感病毒或者HPV病毒的分型。
與其他芯片相同，核酸檢測的微流控芯片也在朝著高通量方向發展，一次檢測可以完成多種微生物鑒定，多種藥物敏感基因的分型，甚至多種遺傳病的診斷。目前基于微流控的細胞學檢測也逐漸成熟，2018年初，國家食品藥品監督管理總局正式審核通過國內自主研發的CellRich?自動化循環腫瘤細胞捕獲設備，相信這些新技術將帶來全新的臨床檢驗模式。