当用偏振光激发荧光分子时，荧光分子发射偏振光。这种偏振发射是由荧光分子对激发光子取向的选择和发射光子的取向引起的。实验测得的荧光通常是消偏振的。有多种原因可以引起荧光分子发射消偏振，其中在分析检测中最具有研究意义的是由荧光分子在激发态寿命期间发生旋转运动而引起的发射消偏振；通常，荧光分子越小，旋转速率越高，越容易引起发射的消偏振。通过化学反应、生物亲和反应及分子间相互作用，使荧光分子与检测的目标结合，体积增大，旋转速率降低而发射偏振光，通过测量荧光偏振或荧光各向异性，可检测目标分子含量。荧光偏振分析已广泛应用于生命科学、临床医学、药物分析和环境科学等领域。

荧光偏振首先起源于偏振光的概念。光波可以在任何一个平面上均匀地振动，当其通过某些平面时，有可能会因为受到平面的作用将光波的能量分成不均匀的光束，振动平面也因而发生变化，可能出现在某一个方向的振动强或弱于其他平面，这种光称为偏振光。1926年，F.佩兰^[注]首次描述了荧光偏振现象。他发现当以一束单一波长偏振光照射溶液中的荧光分子时，如果被激发的荧光分子处于静止状态，该物质所发荧光仍将保持原有激发光的偏振性；如果其处于运动状态，该物质所发荧光的偏振平面将不同于初始激发光的偏振平面。由于任何物质都处于不断运动当中，液态环境中的荧光分子也不例外。因此当受到偏振光激发时，荧光分子的运动状态（如旋转、翻转），荧光分子与其他因子的相互作用（如相互结合或排斥），其所处环境的性质（如溶液的黏度、温度）等，都有可能对这个荧光分子受激发后发出的偏振光的性质产生影响。也正因如此，荧光偏振技术可以用来研究生命科学中的分子之间的相互作用，以及分子与所处环境之间的相互作用。

荧光偏振可以用荧光偏振度（）和各向异性（）来度量，其计算公式如下：

式中I_∥为以平行于z轴的偏振光激发荧光体时，激发偏振器与发射偏振器取向互相平行时测得的垂直偏振发射光强度；I_⊥为激发偏振器与发射偏振器取向互相垂直时所测得的水平偏振发射光强度。

荧光偏振分析最为成熟的应用是荧光偏振免疫分析技术。荧光偏振免疫分析通常采用竞争结合法机制，依据荧光标记的小分子抗原和其抗原抗体结合物之间荧光偏振程度的差异，来检测小分子物质的含量。除免疫分析之外，荧光偏振分析方法还在受体/配体研究（如激素/受体检测）、蛋白质/多肽相互作用、DNA/蛋白质相互作用、酪氨酸激酶检测、核酸结构变化、单核苷酸多态性研究等领域得到广泛应用。