百或数千个单一未分选的细胞的分子分析，这对分析基因型相同的细胞群中总转录本（transcriptome）的变异特别有用，使人们可以定义以其他方法无法侦测的细胞子类型。新科技的发展使人们更有能力分析单一细胞的基因体（genome）与总转录本，还有量化它的蛋白质体（proteome）与代谢体（metabolome）。质谱法的一些新发展已经成为用来做单细胞的蛋白质体与代谢体分析的重要分析工具。原位定序与萤光原位杂交（FISH）不要求分离细胞，这些技术越来越常被用来做组织的分析。