高通量測序技術也被稱作二代測序技術，這是相對一代測序技術而言的，同時由于它的出現使得我們能對一個物種的基因組和轉錄組進行全面、細致的分析成為可能，所以又被稱為深度測序。
高通量測序技術的一般過程是將DNA(或cDNA)隨機片段化，加上接頭序列，制備用于上機測序的文庫，通過對文庫中數以萬計的克隆(colony)進行延伸反應，檢測對應的信號獲取序列信息，通過數據分析來挖掘序列中的科學問題。
該技術以能一次并行對幾十萬到幾百萬條DNA分子進行序列測定和一般讀長較短等為標志，通過讀取多個短DNA片段，拼接成完整的序列信息。與一代測序Sanger法相比，高通量測序技術在處理大規模樣品時具有顯著的優勢，在測序速度及測序通量上具有無可取代的地位，是目前組學研究中的核心技術。
高通量測序技術已經開始覆蓋越來越多的科研領域，隨著第二代測序技術的迅猛發展，科學界也開始越來越多地應用第二代測序技術來解決生物學問題。比如在基因組水平上對還沒有參考序列的物種進行從頭測序，獲得該物種的參考序列，為后續研究和分子育種奠定基礎;對有參考序列的物種，進行全基因組重測序，在全基因組水平上掃描并檢測突變位點，發現個體差異的分子基礎。在轉錄組水平上進行全轉錄組測序，從而開展可變剪接、編碼序列單核苷酸多態性等研究;或者進行小分子RNA測序，通過分離特定大小的RNA分子進行測序，從而發現新的microRNA分子。在轉錄組水平上，與染色質免疫共沉淀和甲基化DNA免疫共沉淀技術相結合，從而檢測出與特定轉錄因子結合的DNA區域和基因組上的甲基化位點。
