SNP-matriisi on käyttökelpoinen väline kokonaisten genomien välisten vähäisten vaihteluiden tutkimiseen. SNP-matriisien tärkeimmät kliiniset sovellukset ovat sairausalttiuden määrittäminen ja erityisesti yksilöille suunniteltujen lääkehoitojen tehokkuuden mittaaminen. Tutkimuksessa SNP-matriiseja käytetään useimmiten genominlaajuisissa assosiaatiotutkimuksissa. Jokaisella yksilöllä on monia SNP:itä. SNP-pohjaisen geneettisen linkitysanalyysin avulla voidaan kartoittaa tautilokuksia ja määrittää yksilöiden tautialttiusgeenit. SNP-karttojen ja suuritiheyksisten SNP-matriisien yhdistelmä mahdollistaa SNP:iden käytön merkkiaineina geneettisissä sairauksissa, joilla on monimutkaisia piirteitä. Esimerkiksi genominlaajuisissa assosiaatiotutkimuksissa on tunnistettu SNP:itä, jotka liittyvät sairauksiin, kuten nivelreumaan, eturauhassyöpään, SNP-matriisiin, SNP-matriisia voidaan käyttää myös virtuaalisen karyotyypin luomiseen käyttämällä ohjelmistoa, jolla määritetään kunkin matriisissa olevan SNP:n kopioluku ja kohdistetaan SNP:t kromosomijärjestykseen.
SNP:itä voidaan käyttää myös syövän geneettisten poikkeavuuksien tutkimiseen. SNP-matriiseja voidaan käyttää esimerkiksi heterotsygotian menetyksen (LOH) tutkimiseen. LOH syntyy, kun geenin yksi alleeli mutatoituu haitallisella tavalla ja normaalisti toimiva alleeli häviää. LOH esiintyy yleisesti onkogeneesissä. Esimerkiksi kasvainsuppressorigeenit auttavat estämään syövän kehittymisen. Jos henkilöllä on yksi mutatoitunut ja toimimaton kopio kasvainsuppressorigeenistä ja hänen toinen, toimiva geenikopionsa vaurioituu, hänellä voi olla suurempi todennäköisyys sairastua syöpään.
Muilla siruihin perustuvilla menetelmillä, kuten vertailevalla genomihybridisaatiolla, voidaan havaita LOH:iin johtavia genomin lisääntymisiä tai poistumia. SNP-matriiseilla on kuitenkin se lisäetu, että niillä voidaan havaita kopio-neutraali LOH (jota kutsutaan myös uniparentaaliseksi disomiaksi tai geenikonversioksi). Kopio-neutraali LOH on eräänlainen alleelien epätasapaino. Kopio-neutraalissa LOH:ssa yksi alleeli tai koko kromosomi vanhemmalta puuttuu. Tämä ongelma johtaa toisen vanhemman alleelin monistumiseen. Kopio-neutraali LOH voi olla patologinen. Oletetaan esimerkiksi, että äidin alleeli on villityyppinen ja täysin toimiva ja isän alleeli on mutatoitunut. Jos äidin alleeli puuttuu ja lapsella on kaksi kopiota isän mutanttialleelia, voi syntyä sairaus.
Korkeatiheyksiset SNP-matriisit auttavat tutkijoita tunnistamaan alleelien epätasapainon mallit. Näillä tutkimuksilla on potentiaalisia prognostisia ja diagnostisia käyttötarkoituksia. Koska LOH on niin yleinen monissa ihmisen syövissä, SNP-matriiseilla on suuret mahdollisuudet syöpädiagnostiikassa. Esimerkiksi viimeaikaiset SNP-matriisitutkimukset ovat osoittaneet, että kiinteissä kasvaimissa, kuten mahasyövässä ja maksasyövässä, esiintyy LOH:ta, samoin kuin muissa kuin kiinteissä pahanlaatuisissa kasvaimissa, kuten hematologisissa pahanlaatuisissa kasvaimissa, ALL:ssa, MDS:ssä, CML:ssä ja muissa. Nämä tutkimukset voivat antaa tietoa siitä, miten nämä sairaudet kehittyvät, sekä tietoa siitä, miten niihin voidaan luoda hoitomuotoja.
SNP-matriisien käyttöönotto on mullistanut monien eläin- ja kasvilajien jalostuksen. Menetelmä perustuu geneettisten ansioiden ennustamiseen sisällyttämällä yksilöiden väliset suhteet SNP-matriisitietoihin perustuen. Tätä prosessia kutsutaan genomivalinnaksi.