W spektroskopii korelacji fluorescencji możliwa jest detekcja sygnałów pochodzących od pojedynczych, fluoryzujących w ognisku lasera cząsteczek. Pomiary z tak dużą czułością trwają od kilku do kilkudziesięciu sekund. Pomiar jest tym lepszy, im mniejsza jest liczba emitujących światło cząsteczek, przez co możliwe staje się badanie molekuł, których stężenie osiąga wartość nanomolową (10−9 mola) – często właśnie takie jest stężenie fizjologiczne tych molekuł. Właściwy pomiar odbywa się w minimalnej objętości zredukowanej do ogniska lasera. W praktyce ilość cieczy wymagana do pomiaru determinowana jest technicznymi możliwościami realizacji eksperymentu, np. objętość próbki należy zwiększyć, by nie wysychała podczas pomiaru.
Spektroskopia FCS w swoich podstawach opiera się na dwóch zasadniczych elementach: układzie optycznej detekcji zawierającym element konfokalnej objętości mikroskop konfokalny, matematycznej metodzie pozwalającej ilościowo oceniać obserwowane fluktuacje, a znanej jako funkcja autokorelacji.