Theo các quy luật di truyền, vật chất di truyền của cả bố và mẹ sẽ được di truyền cho con cái và các thế hệ sau. Vì vậy, xét nghiệm huyết thống có thể được áp dụng để xác định nhiều mối quan hệ họ hàng. Tuy nhiên, với tùy vào từng trường hợp, nhà khoa học có thể lựa chọn các phương pháp khác nhau để giám định.

1. Xét nghiệm ADN trực hệ (bố – con, mẹ – con)

Các phân tích di truyền gen trong nhân tế bào thường được sử dụng để xác định mối quan hệ trực hệ giữa bố/ mẹ với con cái. Theo di truyền học, con cái được thừa hưởng vật chất di truyền của cả bố và mẹ. Do đó, với mỗi gen trên NST thường có 2 allele được nhận 1 từ bố và 1 từ mẹ.Nhờ đó, việc phát hiện sự xuất hiện của các allele giống nhau giữa cha/mẹ và con có thể kết luận mối quan hệ trực hệ với độ chính xác gần như tuyệt đối (trên 99,9999%).

Tuy nhiên, độ tin cậy của các xét nghiệm này phụ thuộc vào nhiều yếu tố trong đó có số lượng locus gen được phân tích. Việc tăng số lượng locus gen làm tăng độ tin cậy nhưng gia tăng chi phí phân tích. Ở một số trung tâm xét nghiệm khác, để tiết kiệm chi phí trong việc giải trình tự gen, chỉ có 22 locus gen được so sánh. Tuy nhiên ở Viện Nghiên cứu khoa học và Ứng dụng công nghệ Vietcare, xét nghiệm DNA huyết thống được thực hiện trên 24 Locus Gen  để đưa ra kết quả  với độ chính xác gần như tuyệt đối.

2. Xét nghiệm ADN huyết thống không trực hệ theo dòng họ nội

Nhiễm sắc thể Y là một trong hai nhiễm sắc thể giới tính (X và Y). Nó quy định giới tính nam. Như vậy, nam giới trong cùng một dòng họ đều mang NST Y có cùng nguồn gốc. Việc phân tích các chỉ thị phân tử trên NST Y sẽ giúp xác định các mối quan hệ họ hàng đối với nam giới như: ông nội – cháu trai, chú –  cháu trai, anh em trai.

3. Xét nghiệm ADN huyết thống không trực hệ theo dòng NST X

NST X của người con được thừa hưởng chỉ từ mẹ (đối với con trai) hoặc cả bố và mẹ (đối với con gái). Do vậy, NST X trong cặp NST giới tính chắc chắn sẽ được di truyền giữa các thành viên nữ trong gia đình. Chẳng hạn, NST X có thể di truyền từ bà nội cho bố và di truyền cho con gái. Vì vậy, việc phân tích di truyền NST X sẽ giúp xác định các mối quan hệ như: bà nội – cháu gái, chị em gái.

4. Xét nghiệm ADN huyết thống theo dòng mẹ

Khác với ADN trong nhân tế bào, DNA ti thể là các phân tử ADN nhỏ hơn, đóng vòng và tồn lại bên trong ti thể. ADN ti thể chỉ được di truyền từ mẹ cho con cái. Đặc biệt, ADN ti thể tồn tại được rất lâu sau khi tế bào chết đi trong khi ADN nhân thường bị phân hủy qua thời gian. Vì vậy, xét nghiệm ADN ty thể thường được ứng dụng trong việc giám định hài cốt hoặc các mẫu không được bảo quản tốt đang trong quá trình phân hủy.  Việc xét nghiệm DNA ti thể sẽ giúp xác định các mối quan hệ huyết thống theo dòng mẹ như: bà ngoại – cháu trai/gái, cậu – cháu trai/gái, dì – cháu trai/gái, anh/chị/em cùng mẹ

5. Xét nghiệm ADN huyết thống thai nhi không xâm lấn

Xét nghiệm ADN thai nhi không xâm lấn là phương pháp xác định mối quan hệ cha – con ngay cả trước khi em bé chào đời mà không cần can thiệp, ảnh hưởng tới thai nhi. Trong giai đoạn người mẹ đang mang thai, các phân đoạn ADN tự do của thai nhi sẽ được khuếch tán vào máu của người mẹ. Bằng cách tách chiết các phân đoạn này và so sánh với ADN của người cha, có thể đưa ra kết luận về mối quan hệ cha – con. Đây là kỹ thuật tiên tiến, đòi hỏi phải sử dụng các hệ thống giải trình tự gen hiện đại với đội ngũ nhà khoa học được đào tạo bài bản và chuyên sâu.