生物光子學是跨學科的綜合型研究領域。主要包含生物醫學，光子學，材料科學，成像技術等多方面的學科內容。
1.生物光子學主要研究內容:
一是生物 系統中產生的光子及其反映的生命過程,以及這種光子在生物學研究、醫學診斷、農業、環境、甚至食品品質檢查方面的重要應用。利用光子及其技術對生物系統進行的檢測、治療、加工和改造等也是一項重要的任務
二是醫學光子學基礎和技術，包括組織光學、醫學光譜技術、醫學成像術，新穎的激光診斷和激光醫療機理及其作用機理的研究。
2.在醫學的光診斷和治療中,有許多理論研究需要開展，有許多新應用需要從理論上做出滿意的解釋，這主要有如下幾個方面:
(1)醫學上對人體疾病的光學診斷問題。人體在不同的生理狀態下，其組織光學特性參數也不相同。光子學檢測和診斷與傳統醫學的方法相比較有許多優點，尤其是600nm至1300nm"光學窗”波長範圍內的無損檢測和診斷技術蓬勃發展，如組織血氧和腦血氧的檢測、血氧和葡萄糖含量的監測。在取像技術方面近年發展起來的OCT技術也受到人們的高度重視，但由於生物組織的多樣性和複雜性，光子學檢測和診斷技術在理論上尤其是如何爲醫學臨牀提供可靠的生理參數指標尚有許多問題需要加強研究。(2)光治療中各種參量的選擇。在許多臨牀光治療的具體應用中如激光手術、激光鍼灸、激光理療和光子動力學治療Photodymamic Therapy,簡寫爲PDT)腫瘤,需要預先確定光劑量，即合理選定照射光源的幾何形狀光束功率、照射時間、焦點深度以及周圍組織的光學性質和形狀等以及組織內部各部分光能流率的分佈。
(3)弱光對生物組織的刺激作用機制。所謂弱光,即不會造成生物組織機體不可逆性損傷的光。由於弱光對生物組織的刺激作用如激光對人體的消炎、止痛效果以及對血液的明顯的淨化作用，目前已廣泛應用於醫學臨牀，但是弱光治療的機理研究相對滯後。爲了更好地、更科學地發展光醫療事業，需要加強弱光對生物組織的刺激作用機理的研究。
(4)對人體傷害最小的光子設備的研究和開發，其理論基礎是生物醫學光子學，其研究成果將直接服務於人類健康。光子醫療儀器設備在醫學臨牀的診斷和治療中有着很重要的意義和廣泛的應用前景，並真可能創造出新的高技術產業，爲人類文明和社會發展進步做出貢獻.
3. 爲基礎研究和生物技術發展提供的機會（生物光子學的四種技術）
從技術角度來看，生物光子學綜合了四種主要技術:激光學、光子學、納米技術和生物技術。這些技術不僅在全球市場確立了自己的地位，而且每年它們共同創造的利潤達到上千億美元。生物光子學也對工業有着廣泛的影響，包括:生物技術企業、衛生保健機構(醫院、診所和醫療診斷實驗室)、醫療儀器供應商和藥品製造商以及那些與信息技術和光纖通信有關的企業。將來，生物光子學會在技術創新和世界範圍內的巨大商業回報方面產生重大影響。
生物光子學的主要研究內容運用光子學原理和技術，爲醫學、生物學和生物技術領域中的問題提供解決方案即構成生物醫學光子學的研究內容。生物醫學光子學涉及對生物材料的成像、探測和操縱。在生物學領域，主要研究分子水平的機理，監測分子結構與功能，在醫學領域，主要研究生物組織結構與功能，能對生物體以非侵入的方式，實現宏觀與微觀尺度分子水平的疾病探測、診斷和治療。光在生物組織中的運動學(如光的傳播)問題和動力學(如光的探測)問題是研究的主要內容。當前的主要研究任務是:一是生物系統中產生的光子及其反映的生命過程，以及這種光子在生物學研究、醫學診斷、農業、環境、甚至食品品質檢查方面的重要應用。利用光子及其技術對生物系統進行的檢測、治療、加工和改造等也是一項重要的任務。二是醫學光子學基礎和技術，包括組織光學、醫學光譜技術、醫學成像術、新穎的激光診斷和激光醫療機理極其作用機理的研究。
5.生物光子學的研究方向
1光在生物組織中傳輸理論研究.
2光傳輸的蒙特卡羅模擬計算
3組織光學參數的測量方法和技術
4醫學光譜技術
5生物組織折射率及色散關係
6生物組織光學成像研究
7組織光學理論工作的幾點思考