เมื่อเปรียบเทียบปฏิกิริยาการเรืองแสงของสิ่งมีชีวิต (bioluminescence) ดังกล่าวข้างต้นกับการเรืองแสงในระบบสิ่งไร้ชีวิต (phosphorescence หรือ fluorescence) แล้ว ข้อแตกต่างสำคัญก็คือ การเรืองแสงในระบบสิ่งไร้ชีวิตเป็นผลของการเปลี่ยนแปลงความร้อนหรือกระแสไฟฟ้าหรือการสั่นสะเทือนของอณู ส่วนการเรืองแสงของสิ่งมีชีวิตเป็นผล จากปฏิกิริยาชีวเคมีภายในเซลล์มีการผลิตแสงที่ไม่มีพลังงานความร้อน และสีที่ปรากฏพบในสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว จะเป็นแสงในช่วงคลื่นตั้งแต่ประมาณ ๐.๐๐๐๐๔๘-๐.๐๐๐๐๕๐ ซม.(น้ำเงิน หรือน้ำเงินปนเขียว) ถึงประมาณ ๐.๐๐๐๐๕๖๕ ซม. (เขียวปนเปลือง) เช่นในหิ่งห้อย จนกระทั่งถึง ๐.๐๐๐๐๖๑๔ ซม. (แดง) ในพวกหนอนรถไฟ เป็นต้น
ถึงแม้การเรืองแสงในสิ่งมีชีวิตต่างๆ จะเกิดขึ้นภายใต้สภาวะแวดล้อมต่างกัน มีผลลัพธ์ซึ่งแตกต่างกันมากมายในแง่ของสี แสง ตำแหน่ง ช่วงเวลา และจังหวะการเรืองแสงแต่การเรืองแสงในสิ่งมีชีวิตทุกชนิดเป็นปฏิกิริยาชีวเคมีทั้งหลายภายในเซลล์ ภายใต้การควบคุมงานของสารที่เรียกว่า เอนไซม์ ปฏิกริยาชีวเคมีภายในเซลล์ที่มีชีวิตมีผลสำคัญ คือ การเปลี่ยนแปลงทางเคมีของสารในเซลล์ และการหมุนเวียนพลังงาน ในปฏิกิริยาการเรืองแสงของสิ่งมีชีวิต เอนไซม์ที่เกี่ยวข้อง คือ ลูซิเฟอรัส จะทำปฏิกิริยาเปลี่ยนแปลงสารลูซิเฟอริน ปฏิกิริยานี้เป็นปฏิกิริยาที่ต้องการก๊าซออกซิเจนไปทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงแบบปฏิกิริยาการเผาไหม้ภายในเซลล์ ต่างกันที่พลังงานที่ผลิตขึ้นในกรณีนี้เป็นพลังงานแสง
แสงที่เกิดขึ้นจึงเป็นพลังงานที่ถูกเปลี่ยนรูปมาจากพลังงานที่เกิดจากปฏิกิริยาเคมีที่อาจเกิดได้ในหลอดแก้วที่มีเอนไซม์และวัตถุดิบลูซิเฟอริน ที่สกัดจากเซลล์เรืองแสง ก๊าซออกซิเจนและ ATP (เอ.ที.พี.) ซึ่งเป็นสารประกอบที่มีพลังงานสูง พบในเซลล์มีชีวิตทั่วไป แสงเรืองที่เกิดจากการใช้ ATP จากเซลล์ปกติจะมีความเข้มมากกว่าแสงเรืองที่เกิดในการใช้ ATP จากเซลล์มะเร็ง ข้อแตกต่างนี้นอกจากจะแสดงกลไกของปฏิกิริยาการเรืองแสงแล้ว ยังให้ความหวังว่าอาจใช้การวัดความเข้มของแสงที่ได้เป็นดรรชนีในการวินิจฉัยสภาพของเซลล์ในการตรวจสอบมะเร็งได้
เนื่องจากลักษณะของการเรืองแสงแตกต่างกันไปตามชนิดของสิ่งมีชีวิต ความสามารถในการเรืองแสงและลักษณะการเรืองแสงนั้นเป็นสิ่งที่ถ่ายทอดได้ทางพันธุกรรมและปฏิกิริยาเคมีต่างๆ ในการเรืองแสงถูกควบคุมโดยเอนไซม์ที่อยู่ภายใต้อิทธิพลของหน่วย กรรมพันธุ์ จากรายงานการศึกษาการเรืองแสงในจุลินทรีย์พบว่าหน่วยกรรมพันธุ์ที่ควบคุมการเรืองแสงนั้นอาจเกิดการกลายพันธุ์ขึ้นได้ และหน่วยกรรมพันธุ์ใหม่นี้ทำให้เกิดเซลล์ที่ไม่อาจเรืองแสงได้ในสภาพปกติ แต่จะเรืองแสงได้ในสภาพที่เติมสารเคมี ATP แสดงว่าการกลายพันธุ์คือการสูญเสียความสามารถในการสังเคราะห์สารบางชนิดที่จำเป็นในการเรืองแสง หรือการขาดเอนไซม์ในการสังเคราะห์สารนั้น
ผลจากการเปรียบเทียบสิ่งมีชีวิตชนิดต่างๆ ที่มีการเรืองแสง ปรากฏว่าปรากฏการณ์การเรืองแสงนี้มีในสิ่งมีชีวิตทุกลำดับขั้นวิวัฒนาการ ตั้งแต่จุลินทรีย์ต่างๆ ที่มีเซลล์เดียวขึ้นมาถึงพวกที่มีกระดูกสันหลัง และในทุกชนิดพบว่าเป็นปฏิกิริยาชีวเคมีแบบเดียวกัน คือเป็นปฏิกิริยาที่ต้องใช้ออกซิเจนไปทำปฏิกิริยากับสารในเซลล์ โดยความควบคุมของเอนไซม์และปล่อยพลังงานออกมาในรูปของแสง การวิวัฒนาการเกิดขบวนการเรืองแสงนี้จึงสันนิษฐานว่าเป็นขบวนการที่เกิดในระยะแรกเริ่มของโลก โดยเฉพาะในยุคที่โลกนี้เริ่มมีการผลิตออกซิเจนโดยขบวนการสังเคราะห์แสงของพืชสีเขียว และเป็นขบวนการที่เกิดระยะเดียวกับที่มีการเกิดการหายใจโดยใช้ออกซิเจน การผลิตแสงเป็นการปรับตัวของสิ่งมีชีวิตบางอย่างที่รอดตายจากการคัดเลือกโดยธรรมชาติและอยู่มาได้จนถึงปัจจุบัน เป็นการปรับตัวแบบหนึ่งที่ส่งเสริมการสืบพันธุ์ และการรอดตายจากศัตรู
