Dzięki dobrej lokalizacji pomiaru można mierzyć ruchliwość cząsteczek w określonych miejscach wewnątrz komórki lub wewnątrz różnego rodzaju tkanek. Przykładowe zastosowania: reakcji enzymatycznych, w których enzym i substrat tworzą kompleks, procesu wiązania się białek do kwasów nukleinowych, procesu wiązania komplementarnych fragmentów DNA, procesu wiązania różnego rodzaju cząsteczek do receptorów komórkowych pomiarem dyfuzji znakowanych fluorescencyjnie cząsteczek w błonach komórkowych, oddziaływań pomiędzy białkami w żywej komórce, procesu oligomeryzacji białek.
Wstęp teoretyczny do spektroskopii FCS Fluorescencja emitowana przez molekuły znajdujące się w ognisku lasera jest rejestrowana foton za fotonem. Zakładając stałą moc lasera, czasowe fluktuacje intensywności fluorescencji definiuje się jako czasowe odstępstwo od średniej wartości sygnału fluorescencji
Przyczyną fluktuacji fluorescencji mogą być: zmiany wydajności kwantowej barwnika wynikające z przemian chemicznych, którym on podlega lub dyfuzja barwnika przez objętość ogniska konfokalnego. Fluktuacje wywołuje również wymuszony przepływ.