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  冷光素酶可以在實驗室中用基因工程的方法生成,並被用於多種不同的實驗。冷光素酶的基因可以被合成並插入到生物體中或轉染到細胞中。研究者利用基因工程已經使得小鼠、家蠶、馬鈴薯等一些生物可以合成冷光素酶。間接體外成像是一種強大的研究手段,可以對整個動物體中的細胞群落進行分析:將不同型別的細胞(骨髓幹細胞、T細胞等)標記上(即表達)冷光素酶,就可以用高敏感度的CCD相機對動物體內進行活體觀察而不會傷害到動物本身。  在冷光素酶中加入正確的冷光素底物就可以放出冷光,而發出的光子可以被光敏感元件,如冷光探測器或改進後的光學顯微鏡探測到。這就使得對包括感染在內的多種生命活動程序進行觀察成為可能。例如,冷光素酶已經被用於商業化的次世代焦磷酸定序技術,藉由dNTP接上DNA鏈時水解放出的焦磷酸,透過另外一個硫酸鹽腺甘酸轉移酶反應,冷光素酶能將產物ATP與冷光素轉化為冷光,機器藉此探測光線並定序。冷光素酶也可以被用於檢測血庫中所存血液中的紅血球是否開始破裂。法醫可以用含有螢光素酶的溶液來檢測犯罪現場中殘留的血跡。醫院用冷光素酶的發光來發現特定的疾病。冷光素酶還可以作為“報告蛋白”被用於分子生物學研究中,例如,用於在轉染過冷光素酶的細胞中檢測特定啟動子的轉錄情況或用於探測細胞內的基因轉錄活性;這一技術被稱為報告基因檢測法或冷光素酶檢測法(Luciferase Assay)。冷光素酶是一個熱敏感蛋白,因此經常被用於研究蛋白熱變性過程中熱休克蛋白的保護能力。此外,冷光素酶水母素的冷光強度與環境中鈣離子濃度相關,因此可用於檢測生物體內的鈣。
冷光素酶(英語:Luciferase)是自然界中能夠產生生物發光的酶的統稱,其中最有代表性的是一種學名為"Photinus pyralis"的螢火蟲體內的冷光素酶。在相應化學反應中,冷光的產生是來自於冷光素的氧化,有些情況下反應體系中也包括三磷酸腺苷(ATP)。沒有冷光素酶的情況下,冷光素與氧氣反應的速率非常慢,而鈣離子的存在常常可以進一步加速反應(與肌肉收縮的情況相似)。螢光生成反應通常分為以下兩步: