流体は、マイクロスケールにおいては「マクロ流体力学」的挙動とは異る振舞いを占めすことがある。これは、表面張力、エネルギー散逸、流路抵抗などの比率が大きくなり、系を支配しはじめることが原因である。マイクロ流体力学ではこのような挙動の変化を研究し、回避策や新たな応用法を模索する。
化学的および物理的物性（濃度、pH、温度、剪断応力など）を高度に制御できることから、より均質な反応条件を達成することができ、単段もしくは複数段反応のよりハイグレードな生成物を得ることができる。
主要な応用分野.
マイクロ流体構造の中でもマイクロ空気圧システム、つまりチップ外の流体を取り扱うマイクロシステム（液体ポンプ、ガスバルブなど）とチップ上でナノリットルからピコリットルの体積の流体を扱うマイクロ流体構造の組み合わせが開発されている。現在までに最も商業的に成功したマイクロ流体力学の応用例はインクジェットプリンターである。マイクロ流体合成や、量子ドット・リポソーム・金属ナノ粒子・その他の産業的に関連する材料（例: ポリマー粒子）などに生理活性を持たせた製品に向けた研究も進んでいる。加えて、マイクロ流体製造技術の進展により低コストプラスチック製造デバイスや自動的部品品質検証が可能となってきている。
マイクロ流体技術の進展により、酵素解析（例: グルコースや乳酸アッセイ）、DNA解析（例: PCRや高スループットシークエンシング）、プロテオーム解析などの分子生物学的操作に革命がもたらされている。マイクロ流体バイオチップの基本的構想は検出などのアッセイ操作とサンプル事前処理やサンプル準備を一つのチップに統合するというものである。
バイオチップの応用は病理学分野、特に病名の臨床現場即時診断に拡がりつつある。加えて、空気・水試料から生化学毒素やその他危険な病原体をリアルタイムで継続的に検出できるマイクロ流体力学に基くデバイスを常時稼動型バイオ警報機として用いることができる。
連続流通マイクロ流体素子.