1、臨床細胞遺傳學：有助於進一步證實染色體帶型，用於確定標記染色體的起源。對於染色體亞顯微缺失的檢測很敏感，由於診斷顯微缺失綜合徵。
2、產前診斷：染色體異常的產前診斷主要依靠細胞分裂中期染色體的分析，但這一常規細胞遺傳學方法需要兩至三週完成。而應用生物素標記的染色體特異性探針對未經培養的絨毛細胞或羊水細胞進行原位交雜即可快速診斷常見的三體型及性染色體數目畸變。使用這一方法進行染色體數目異常的產前診斷只需要一天的時間，可以省去複雜的細胞培養及染色體分析過程。另外，FISHA在染色體結構異常的產前診斷中，不僅對那些易位性重排，而且對重複，缺失或者插入性重排都能為確定類型，來源和斷裂點提供可靠依據。對標記染色體，環狀染色體來源的研究中，FISH也具有高度的敏感性和可靠性。
3、腫瘤診斷：腫瘤細胞的染色體常常發生易位、缺失、倒位與擴增等改變，而腫瘤細胞的分裂指數較低而且分裂相顯帶困難，經常很難分析。染色體熒光原位雜交技術的應用，使大部分上述改變的闡明大為簡化。
4、傳染性疾病的診斷：診斷病原體的程序已有報告。
