Illumina sviluppa e produce strumenti per le scienze della vita e sistemi integrati per l'analisi delle variazioni e la funzioni genetiche. Illumina offre una linea di soluzioni per l'analisi genetica, con prodotti e servizi che servono una vasta gamma di mercati interconnessi, tra cui il sequenziamento, la genotipizzazione, l'espressione genica, e la diagnostica molecolare. La società è organizzata in due segmenti di business: scienze della vita e diagnostica. La business unit Life Sciences comprende tutti i prodotti e servizi legati al mercato della ricerca, le linee di prodotto BeadArray, VeraCode, e le tecnologie real-time PCR. La sua business unit Diagnostica si concentra sulla diagnostica molecolare. I clienti di Illumina comprendono i centri di ricerca genomica, le istituzioni accademiche, i laboratori governativi e le organizzazioni di ricerca clinica.