تستخدم الكيمياء الضوئية في علم الحيوان بشكل رئيسي في دراسة عمليات الإشارة الحيوية داخل الكائنات الحية، وتحديد الأحماض النووية والبروتينات الموجودة في الخلايا والأنسجة، وتحديد مكان وجود الجزيئات الحيوية داخل الخلايا باستخدام الأشعة فوق البنفسجية والضوء المرئي.
على سبيل المثال، يمكن استخدام الكيمياء الضوئية لدراسة الإشارات الكيميائية داخل الخلايا العصبية، واستخدام الأشعة فوق البنفسجية لتحديد مواقع الأحماض النووية داخل الخلايا، واستخدام الضوء المرئي لتحديد مواقع البروتينات والجزيئات الحيوية الأخرى.
بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام الكيمياء الضوئية في تصنيع الأدوية والعلاجات الحيوية، وتصنيع الأدوات الطبية المتقدمة مثل المجهر الضوئي والأدوات الجراحية المضيئة.