在分子杂交中用来检测互补序列的带有标记的单链DNA或RNA片段，也可称作生物探针。探针是一小段单链DNA或者RNA片段（20～500碱基对），用于检测与其互补的核酸序列。双链DNA加热变性成为单链，随后用放射性同位素（通常用磷-32、硫-35、碳-14）、荧光染料或者酶（如辣根过氧化物酶）标记成为探针。磷-32通常被掺入组成DNA的四种核苷酸之一的磷酸基团中，而荧光染料和酶与核酸序列以共价键相连。当将探针与样品杂交时，探针和与其互补的核酸（DNA或RNA）序列通过氢键紧密相连，随后，未被杂交的多余探针被洗去。最后，根据探针的种类，可进行放射自显影、荧光显微镜成像、酶联放大等方法来判断样品中是否或者何位置含有被测序列（即与探针互补的序列）。也出现了基于金纳米粒子标记核酸的生物探针，其原理是利用巯基修饰的寡核苷酸在一定尺寸的金纳米粒子上进行组装，形成寡核苷酸包裹的金粒子探针，当该探针与互补的靶分子杂交时，使纳米金等离子共振吸收峰由520纳米红移至600纳米，形成聚集体而使纳米金溶液颜色由红色变成紫色。

生物探针选择的基本原则是：探针必须具备高度特异性、易于制备与标记、稳定性高，以及生物相容性好等特点。