噬菌體展示技術其基本原理是：將編碼多肽的外源DNA片段與噬菌體表面蛋白的編碼基因融合后，以融合蛋白的形式呈現在噬菌體的表面，被展示的多肽或蛋白可保持相對的空間結構和生物活性，展示在噬菌體的表面。導入了各種各樣外源基因的一群噬菌體，就構成一個展示各種各樣外源肽的噬菌體展示庫。當用一個蛋白質去篩查一個噬菌體展示庫時，就會選擇性地同與其有相互作用的某個外源肽相結合，從而分離出展示庫里的某個特定的噬菌體，研究該噬菌體所含外源基因的生物學功能。
用抗體、受體、核酸、以及某些碳水化合物可以從噬菌體隨機肽庫中篩選出與之結合的肽段，因此在抗原表位分析、分子間相互識別、新型疫苗及藥物的開發研究方面有廣泛的應用前景。