高通量測序技術是對傳統測序一次**性的改變，一次對幾十萬到幾百萬條DNA分子進行序列測定，因此在有些文獻中稱其為下一代測序技術(next generation sequencing)足見其劃時代的改變，同時高通量測序使得對一個物種的轉錄組和基因組進行細致全貌的分析成為可能，所以又被稱為深度測序(deep sequencing)。
自從2005年454 Life Sciences公司（2007年該公司被Roche正式收購）推出了454 FLX焦磷酸測序平臺（454 FLX pyrosequencing platform）以來，曾推出過3730xl DNA測序儀（3730xl DNA Analyzer）的AppliedBioSystem（ABI）這家一直占據著測序市場大份額的公司的地位就開始動搖了，因為他們的拳頭產品毛細管陣列電泳測序儀系列（series capillary array electrophoresis sequencing machines）遇到了兩個強有力的競爭對手，一個就是羅氏公司(Roche)的454 測序儀(Roche GS FLXsequencer)，，另一個就是2006年美國Illumina公司推出的Solexa基因組分析平臺（Genome Analyzer platform），為此，2007年ABI公司推出了自主研發的SOLiD 測序儀(ABI SOLiD sequencer)。這三個測序平臺即為目前高通量測序平臺的代表。（見表一）
表一：主流測序平臺一覽
這些平臺共同的特點是極高的測序通量，相對于傳統測序的96道毛細管測序，高通量測序一次實驗可以讀取40萬到400萬條序列。讀取長度根據平臺不同從25bp到450bp，不同的測序平臺在一次實驗中，可以讀取1G到14G不等的堿基數，這樣龐大的測序能力是傳統測序儀所不能比擬的。盡管如此，在這項新的劃時代的測序技術剛出現的時候，科學界對這項新技術卻并不熱衷。許多習慣用桑格技術的科學家懷疑新技術的準確度、閱讀能力、成本消費、實用性。代理Sanger型測序硬件的經銷商害怕其投資失敗而首先提出了這些懷疑。
然而大多數人卻忽略了一個事實，即桑格技術的普及初也遇到同樣的阻礙。桑格技術剛開發出來時，閱讀能力很難超過25bp，即使在Fred Sanger雙脫氧終止法發明后也只達到80bp，如今卻達到了750bp；而新發展的合成測序技術，應用焦磷酸測序方法，其閱讀能力初只有100bp，推向市場16個月后增加至250bp，隨著技術的不斷完善，目前已達到了400bp，很快就接近桑格技術目前的水平。除了閱讀能力外，能否以有限的成本用一臺儀器產生足夠數量的序列標記也是另一個需要改善的重要問題。這個問題已經被Roche公司解決了，應用他們的系統，僅花費閱讀35bp或者更小片段的成本就能產生比35bp多10倍的序列標記。
圖二：GS FLX 高通量測序方法原理示意圖
一、高通量測序的應用
高通量測序可以幫助研究者跨過文庫構建這一實驗步驟，避免了亞克隆過程中引入的偏差。依靠后期強大的生物信息學分析能力，對照一個參比基因組(referencegenome)高通量測序技術可以非常輕松完成基因組重測序(re-sequence)，2007年vanOrsouw等人結合改進的AFLP 技術和454測序技術對玉米基因組進行了重測序，該重測序實驗發現的超過75%的SNP位點能夠用SNPWave技術驗證，了一條對復雜基因組特別是含有高度重復序列的植物基因組進行多態性分析的技術路線。2008年Hillier對線蟲CB4858品系進行Solexa重測序，尋找線蟲基因組中的SNP位點和單位點的缺失或擴增。但是也應該看到，由于高通量測序讀取長度的限制，使其在對未知基因組進行從頭測序(novo sequencing)的應用受到限制，這部分工作仍然需要傳統測序(讀取長度達到850堿基)的協助。但是這并不影響高通量測序技術在全基因組mRNA表達譜，microRNA表達譜，ChIP-chip以及DNA甲基化等方面的應用。
2008年Mortazavi等人對小鼠的大腦、肝臟和骨骼肌進行了RNA深度測序，這項工作展示了深度測序在轉錄組研究上的兩大進展，表達計數和序列分析。對測得的每條序列進行計數獲得每個特定轉錄本的表達量，是一種數碼化的表達譜檢測，能檢測到豐度非常低的轉錄本。分析測得的序列，有大于90%的數據顯示落在已知的外顯子中，而那些在已知序列之外的信息通過數據分析展示的是從未被報道過的RNA剪切形式，3’端非翻譯區，變動的啟動子區域以及潛在的小RNA前體，發現至少有3500個基因擁有不止一種剪切形式。而這些信息無論使用芯片技術還是SAGE文庫測序都是無法被發現的。
高通量測序另一個被廣泛應用的領域是小分子RNA或非編碼RNA(ncRNA)研究。測序方法能輕易的解決芯片技術在檢測小分子時遇到的技術難題(短序列，高度同源)，而且小分子RNA的短序列正好配合了高通量測序的長度，使得數據“不浪費”，同時測序方法還能在實驗中發現新的小分子RNA。在衣藻、斑馬魚、果蠅、線蟲、人和黑猩猩中都已經成功地找到了新的小分子RNA。在線蟲中獲得了40萬個序列，通過分析發現了18個新的小RNA分子和一類全新的小分子RNA。