綠色熒光蛋的發光機理比熒光素/熒光素酶要簡單得多。一種熒光素酶只能與相對應的一種熒光素合作來發光，而綠色熒光蛋白并不需要與其他物質合作，只需要用藍光照射，就能自己發光。
在生物學研究中，科學家們常常利用這種能自己發光的熒光分子來作為生物體的標記。將這種熒光分子通過化學方法掛在其他不可見的分子上，原來不可見的部分就變得可見了。生物學家一直利用這種標記方法，把原本透明的細胞或細胞器從黑暗的顯微鏡視場中“糾出來”。
傳統的熒光分子在發光的同時，會產生具有毒性的氧自由基，導致被觀察的細胞死亡，這叫做“光毒性”，因此，在綠色熒光蛋白發現以前，科學家們只能通過熒光標記來研究死亡細胞靜態結構，而綠色熒光蛋白的光毒性非常弱，非常適合用于標記活細胞。
然而，綠色熒光蛋白被發現20多年后，才有人將其應用在生物樣品標記上。1993年，馬丁·沙爾菲成功地通過基因重組的方法使得除水母以外的其他生物(如大腸桿菌等）也能產生綠色熒光蛋白，這不僅證實了綠色熒光蛋白與活體生物的相容性，還建立了利用綠色熒光蛋白研究基因表達的基該方法，而許多現代重大疾病都與基因表達的異常有關。至此，生物醫學研究的一場“綠色革命”揭開了序幕。
后來，美籍華人錢永健系統地研究了綠色熒光蛋白的工作原理，并對它進行了大刀闊斧的化學改造，不但大大增強了它的發光效率，還發展出了紅色、藍色、黃色熒光蛋白，使得熒光蛋白真正成為了一個琳瑯滿目的工具箱，供生物學家們選用。目前生物實驗室普遍使用的熒光蛋白，大部分是錢永健改造的變種。
有了這些熒光蛋白，科學家們就好像在細胞內裝上了“攝像頭”，得以實時監測各種病毒“為非作歹”的過程。通過沙爾菲的基因克隆思路，科學家們還培育出了熒光老鼠和熒光豬，由于沙爾菲與錢永健的突出貢獻，他們與綠色熒光蛋白的發現者下村修共享了今年的諾貝爾化學獎。