Chemilumineszenz ist ein Lichtemissionsprozess, der durch chemische Reaktionen ohne externe Anregung angetrieben wird. Licht entsteht, wenn Substrate mit Enzymen oder Zielmolekülen interagieren. Aufgrund des Fehlens von Anregung und Autofluoreszenz-Hintergrundsignalen erzeugt die Chemilumineszenz Signale mit einem deutlich höheren Signal-Rausch-Verhältnis als die Fluoreszenz. Dadurch eignet sie sich besonders gut für den Nachweis schwacher Signale und die Analyse großer dynamischer Bereiche.

In den Lebenswissenschaften hat sich die Chemilumineszenz zu einer Schlüsseltechnik für Protein- und Nukleinsäureanalysen, Immunassays, klinische Diagnostik sowie Studien zur Genregulation und Pharmakologie entwickelt. Da die Signale extrem schwach und kurzlebig sind, sind oft lange Belichtungszeiten erforderlich, um genügend Photonen für eine Bildgebung mit hohem Signal-Rausch-Verhältnis zu sammeln.