利用堿基配對的原理進行分子雜交是核酸分析的重要手段，也是鑒定基因重組體的常用方法。核酸雜交法的關鍵是獲得有放射性或非放射性但有其他類似放射性的探針，探針的 DNA或RNA序列是已知的。根據實驗設計，先製備含目的DNA片段的探針，隨後采用雜交方法進行鑒定。
核酸分子雜交的基本原理是：具有互補的特定核苷酸序列的單鏈DNA或RNA分子，當它們混合在一起時，其特定的同源區將會退火形成雙鏈結構。利用放射性同位素32P標記的DNA或RNA作探針進行核酸雜交，即可進行重組體的篩選與鑒定。
在DNA雜交實驗中，目的DNA先變性，然後把單鏈的目的DNA在高溫下結合到硝酸纖維素膜或尼龍膜上。單鏈DNA探針用放射性同位素或其他物質進行標記，與膜一起保溫。如果DNA探針與樣品中的某一核苷酸序列互補的話，那麽通過堿基配對作用就可形成雜合分子，最後通過放射自顯影或其他方式檢測出來。通常，探針的長度在100bp至1kb之間，但有時用小於100bp或大於1kb的探針，也能得到較好的效果。雜交的反應條件非常重要，穩定的結合往往需要在最少50個堿基的片段中至少80%的堿基完全配對。
DNA探針既可用同位素標記，也可用生物素（biotin）等非同位素標記物連接到其中一種脫氧核糖核苷三磷酸中，然後摻入到新合成的DNA鏈。要檢測這種標記需要一種中間化合物——鏈黴抗生物素蛋白（streptavidin）。該化合物能與生物素結合，同時細胞自身帶有某種酶，可以催化形成有顏色的化合物，最後結果很容易易分辨出來。
核酸分子雜交的方法有：原位雜交、Southern 雜交及點雜交等。
將含重組體的菌落或噬菌斑由平板轉移到濾膜上並釋放出DNA，變性並固定在膜上，再同DNA探針雜交的方法稱為原位雜交。Southern 雜交是一種典型的異位雜交，1975年由Southern設計創建並以他的名字命名。該方法將重組體 DNA 用限製酶切割，分離出目的 DNA後進行電泳分離，再將其原位轉至薄膜上，固定後用探針雜交。
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