1、细胞标记
细胞标记是目前量子点应用最广泛的研究领域，量子点对活体细胞的标记主要有两种方法：（1）通过受体介导的细胞膜内吞作用将QDs转入到细胞质中从而实现对细胞的标记。将（CdSe）ZnS通过巯基乙酸与转铁蛋白共价交联，然后在受体介导下通过内吞作用将QDs转运进HeLa细胞中，不仅实现了对细胞的标记，而且还证明连接了量子点的转铁蛋白仍然具有活性。通过内吞作用将QDs引入T-淋巴细胞，应用QDs作为荧光探针观察小鼠的淋巴细胞成像，试验结果证明，量子点标记物很稳定并且不影响细胞活动和功能，可以在一周内追踪活体内的淋巴细胞；（2）通过细胞表面蛋白质的特异性结合来标记细胞。通过偶联了抗体的QDs标记血红细胞膜上的Band3蛋白，观察到Band3蛋白在细胞膜上的分布及血红细胞在受到疟原虫侵袭时细胞膜的变化。此外，通过标记的量子点并从正常淋巴细胞中分离出白血病细胞，其结果优于商业化FITC–lectin。
2、DNA标记和编码
将QDs装入内部镂空的磷脂高分子小球，然后进行PEG-PE表面改性并偶联寡聚核苷酸，通过碱基配对从而实现了对体内或体外特异性DNA的标记。用特别的方法制作了一个直径为1.2微米、内部镂空的高分子小球，球内放入了大小不同的（CdSe）ZnS量子点，从而形成具有不同光谱特征和亮度特征的可标记到生物大分子的微球。根据理论计算，使用10种不同发光强度和6种颜色的量子点就可对100万个不同的DNA进行编码。然而，实际应用中只需要5-6种颜色和6种发光强度的量子点就可给出10000-40000个可识别的编码。根据完成的人类基因组测序草图，人类具有的基因不超过40000个，该技术可对所有这些基因进行编码，这正是传统荧光染料无法比拟的新技术的意义所在。他们在实验中利用这些微球在混合的DNA试样中进行检测，准备了3种颜色的微球，并将它们连接到遗传物质的条带上，每种颜色对应一个特殊的DNA序列。这些序列作为探针用于检测DNA混合物中相对应的遗传物质，取得了初步的成功。2005年通过多颜色量子点标记DNA末端用来检测单链DNA分子，为蛋白质-DNA相互作用及核酸检测研究提取了一个新的借鉴方法。
3、临床诊断
量子点在临床诊断方面的应用已取得重大进展，特别是在癌（瘤）细胞、蛋白毒素的检测方面已进行了很多研究。用偶联了多肽的（CdSe）ZnS量子点在小鼠体内检测到了血管瘤和淋巴瘤；用偶联了IgG和抗生物素蛋白（Streptavidin）的量子点成功地将乳腺癌细胞表面的Her2蛋白标记，从而实现了对乳腺癌细胞的检测；另外研究表明偶联了抗生物素蛋白和抗体的量子点还能检测出生物体内的葡萄球菌毒素和霍乱毒素。2004年又用四种不同颜色的量子点分别与抗霍乱毒素、蓖麻毒素、志贺菌毒素1和葡萄球菌肠毒素B的抗体偶联，在同一微孔板上进行四种毒素的同时检测。通过量子点标记F和G蛋白，成功追踪到呼吸道合胞病毒感染过程，为量子点在病毒感染的早期迅速检测打开了大门。
4、信号转导方面的应用
将量子点标记在表皮生长因子（EGF）上，然后研究erbB/HER家族（一种跨膜酪蛋白激酶）是怎样介导EGF的信号转导的。研究表明，在EGF刺激下是erb2而非erb3与EGF的受体erb1结合，从而调节EGF的信号转导。通过量子点标记的配体与受体结合法来研究或调节细胞的功能对生物医学研究及治疗来说都具有重大意义。将多肽配体βNGF连接到量子点表面，并证明该多肽仍保留有生物活性并能介导胞内下游反应。
5、离子探针
用在水溶液中合成的分别由聚磷酸盐（Polyphosphate）、L-半胱氨酸（L-cysteine）、硫化甘油（Thioglycero）包被的CdS量子点可检测生物样品中的锌和铜离子，检测的最小浓度可分别达到锌0.8μmol、铜0.1μmol。
