荧光是自然界常见的一种发光现象。荧光是光子与分子的相互作用产生的，这种相互过程可以通过雅布隆斯基(Jablonslc)分子能级图描述：大多数分子在常态下，是处于基态的低振动能级So，当受到能量（光能、电能、化学能等等）激发后，原子核周围的电子从基态能级So跃迁到能量较高的激发态，激发态的电子处于高能量状态，不稳定，会通过两种途径释放能量回到基态,一种是以光子形式释放能量的辐射跃迁（包括荧光和磷光过程）,一种是以热能等形式释放能量的非辐射跃迁。通常原子核外电子受到激发从基态So跃迁到激发态Si后，会通过非辐射跃迁的方式快速降落在低振动能级，随后由低振动能级回到基态，以光子辐射的形式释放出能量，具有这种性质的出射光称为荧光。
荧光成像的理论基础是荧光物质被激发后所发射的荧光信号的强度在一定的范围内与荧光素的量成线性关系。荧光成像系统包括荧光信号激发系统（激发光源、光路传输组件）、荧光信号收集组件、信号检测以及放大系统（CCD、PMT）；
