熒光素酶報告基因系統是以熒光素(luciferin)為底物來檢測熒光素酶活性的一種報告系統。熒光素酶可以催化luciferin氧化成oxyluciferin，在luciferin氧化的過程中，會發出生物熒光(bioluminescence)。然后可以通過熒光測定儀（化學發光儀）測定luciferin氧化過程中釋放的生物熒光。熒光素和熒光素酶這一生物發光體系，可以極其靈敏、高效地檢測基因的表達。

雙熒光素酶體系，即有兩種熒光素酶，比較常見的組合是螢火蟲熒光素酶和海腎熒光素酶，螢火蟲熒光素酶作用于甲蟲熒光素，而海腎熒光素酶在氧的存在下作用于海腎熒光素。以其中一個作為內參對照，即表達量基本恒定，用于減少試驗中不同處理間所固有的變化，包括培養細胞的數目及活力的差異，細胞轉染及裂解的效率，而另外一個熒光素酶則作為報告基因，用于指示不同處理條件下基因的表達情況。