荧光素酶报告基因系统是以荧光素(luciferin)为底物来检测荧光素酶活性的一种报告系统。荧光素酶可以催化luciferin氧化成oxyluciferin，在luciferin氧化的过程中，会发出生物荧光(bioluminescence)。然后可以通过荧光测定仪（化学发光仪）测定luciferin氧化过程中释放的生物荧光。荧光素和荧光素酶这一生物发光体系，可以极其灵敏、高效地检测基因的表达。

双荧光素酶体系，即有两种荧光素酶，比较常见的组合是萤火虫荧光素酶和海肾荧光素酶，萤火虫荧光素酶作用于甲虫荧光素，而海肾荧光素酶在氧的存在下作用于海肾荧光素。以其中一个作为内参对照，即表达量基本恒定，用于减少试验中不同处理间所固有的变化，包括培养细胞的数目及活力的差异，细胞转染及裂解的效率，而另外一个荧光素酶则作为报告基因，用于指示不同处理条件下基因的表达情况。