L'hybridation moléculaire repose sur la capacité d'une molécule d'ADN simple brin à s'associer spécifiquement et réversiblement à son brin complémentaire grâce à des liaisons hydrogène entre bases.  La technique implique la fixation de molécules cibles simple brin sur une membrane, puis leur contact avec une sonde simple brin marquée.  L'hybridation sonde-cible, détectée par autoradiographie (marquage radioactif) ou test colorimétrique (marquage chimique), est ensuite révélée après des lavages éliminant les hybridations non spécifiques.  Seuls les hybrides sonde/cible recherchés sont ainsi conservés.