研究者通過在微流控芯片內進行核酸蛋白分析、細胞學研究、人體組織器官和微環境模擬構建以及進行模式生物為對象的多種實驗研究，可以對在研藥物進行有效的藥理、毒理評價，繼而為藥物后期臨床提供有力的數據支持。在分子水平的研究中，微流控芯片可以實現核酸提取、擴增、在線檢測以及蛋白質純化、富集、分離、檢測等一系列功能；在細胞學研究中，微流控芯片能夠進行細胞培養、增殖、遷移、分化以及不同株系細胞之間共培養、相互作用等諸多實驗研究。同時，在顯微成像系統的配合下，芯片內細胞計數和細胞密度檢測以及各實驗的實時在線觀察也已經實現。 基于微流控芯片構建芯片肺、芯片肝和心血管系統等組織器官已經應用于科研實驗中。微流控芯片獨特的通道結構和尺寸優勢，讓越來越多的研究者選擇微流控仿生芯片進行藥物研究。

微流控藥物篩選分為：藥理篩選、毒理篩選、分子水平篩選。

藥理篩選分為：細胞（單細胞培養-分化、凋亡等、多細胞培養-相互作用、密度檢測等）、組織器官（肺組織模擬、心血管模擬、肝組織模擬）、模式生物（線蟲培養、斑馬魚培養）等。

毒理篩選分為：細胞（基于膜蛋白篩選）、組織器官（肝組織模擬-肝毒性研究、腎組織模擬-腎毒性研究）、模式生物（線蟲培養-生殖毒性、神經毒性研究、斑馬魚培養-生殖毒性、神經毒性研究）。

分子水平篩選分為：核酸（提取、擴增、在線檢測等）、蛋白質（純化、富集、分離、檢測等）。