用于将单细胞成像数据与RNA转录组学相关联的系统和方法。将单个细胞分离到微孔中，该微孔具有在表面结合有寡核苷酸的微珠。每个寡核苷酸都包括对于该珠唯一的细胞识别光学条形码和在细胞裂解后捕获RNA的结合序列。该系统被配置为将单个细胞加载到微阵列中，并将细胞裂解缓冲液和其它试剂流入微阵列，以进行RNA文库样品制备。该系统还被配置用于将与细胞识别光学条形码互补并被光学标记的光学杂交探针流到微孔阵列上，并且用于响应所述探针获得微孔的图像。该系统和独特的细胞识别光学条形码以及互补光学杂交探针促进了微孔阵列上存在的细胞的表型成像与单细胞全转录组测序之间的连接。