DNA分子雜交的基礎是,具有互補堿基序列的DNA分子,可以通過堿基對之間形成氫鍵等,形成穩定的雙鏈區。在進行DNA分子雜交前,先要將兩種生物的DNA分子從細胞中提取出來,再通過加熱或提高pH的方法,將雙鏈DNA分子分離成為單鏈,這個過程稱為變性。然后,將兩種生物的DNA單鏈放在一起雜交,其中一種生物的DNA單鏈事先用同位素進行標記。如果兩種生物DNA分子之間存在互補的部分,就能形成雙鏈區。由于同位素被檢出的靈敏度高,即使兩種生物DNA分子之間形成百萬分之一的雙鏈區,也能夠被檢出。