DNA 分子中某個堿基的替換或核苷酸的插入、缺失及重排都可能引起遺傳性疾病。
一般可以根據遺傳性基因產物的改變來分析遺傳疾病的發生,但對那些不能用蛋白產物進行分析的遺傳疾病可用 DNA 雜交技術進行分析。對于那些基因點突變引起的限制性內切酶作用部位增加或消失,或因 DNA 順序的增加、缺失或重排,使各位點之間的 DNA 長度發生改變而引起的遺傳疾病可用 DNA 探針直接分析。
用 DNA 雜交技術已直接分析了動脈粥樣硬化、糖尿病和生長激素缺陷等遺傳病。目前化學合成的核苷酸探針也能進行點突變的直接分析,其原理是根據寡核苷酸鏈和給定的等位基因之間的一個堿基對的錯配來鑒別基因型(這個等位基因在此條件下完全不能雜交)。這種方法已用于分析α1-抗胰蛋白酶缺陷、鐮狀細胞貧血。此外,人的性別鑒定和法醫學上人的DNA 指紋分析,也廣泛應用核酸探針診斷技術。