Jednocześnie liczba mikromacierzy użytych w eksperymencie jest stosunkowo nieduża (kilka – kilkadziesiąt).
Wynikowy zbiór danych poddaje się analizom, których metodologia wywodzi się ze statystyki i eksploracji danych. Zbiór danych z mikromacierzy ma małą liczbę równoległych obserwacji (pojedynczych mikromacierzy), ale pomiary wykonywane są dla ogromnej liczby sond – odpowiada to jednoczesnemu testowaniu tej liczby hipotez.
Metody obliczeniowe stosowane dla mikromacierzy pozwalają na takie analizy, jak: znajdowanie genów, różniących się ekspresją między próbkami (test T, SAM, Rank product, ANOVA) analiza zmian ekspresji w czasie klasyfikacja i grupowanie genów ze względu na profil ekspresji w próbkach (np. geny eksprymowane w tkance zdrowej i nowotworowej) klasyfikacja i grupowanie próbek ze względu na profil ekspresji genów (np. odróżnianie podtypów nowotworu)
Dodatkowy problem to niejednoznaczny stosunek sonda:gen. Z jednej strony, mRNA może hybrydyzować krzyżowo z sondą, która została zaprojektowana dla innego genu.