Si può realizzare tramite l'analisi del DNA dei tre individui in causa, sebbene vi fossero ulteriori metodi usati in passato come quello del gruppo sanguigno AB0, l'analisi di varie altre proteine ed enzimi o l'uso di antigeni HLA.

Le tecniche attuali per il test di paternità usano la reazione a catena della polimerasi (PCR) e il polimorfismo da lunghezza dei frammenti di restrizione (RFLP). Queste tecniche, che si servono del DNA, hanno superato tutte le altre forme di test precedenti.

Il DNA di un individuo è all'incirca esattamente lo stesso in ogni cellula somatica. La riproduzione sessuata porta il DNA di entrambi i genitori ad unirsi casualmente per creare una combinazione unica di materiale genetico in una nuova cellula, ne consegue che il materiale genetico di un individuo risulta dal materiale genetico dei suoi genitori. Questo materiale genetico si chiama genoma nucleare dell'individuo poiché si trova nel nucleo.

Confrontando le sequenze di DNA di un individuo con quelle di un altro individuo si può verificare se uno di loro deriva dall'altro oppure no. Si osservano le sequenze specifiche per vedere se sono state copiate precisamente dal genoma di un individuo a quello dell'altro. Se è così, allora questo fatto prova che il materiale genetico di un individuo potrebbe essere derivato da quello dell'altro (per esteso, che uno è il genitore dell'altro). Oltre al DNA nucleare nel nucleo, anche i mitocondri nelle cellule hanno il loro proprio materiale genetico chiamato genoma mitocondriale. Il DNA mitocondriale proviene unicamente dalla madre, senza alcun mescolamento. Provare una parentela basandosi sul confronto del genoma mitocondriale è molto più facile di quello basato sul genoma nucleare. Comunque, il test del genoma mitocondriale può provare solo se due individui sono imparentati per un antenato in comune in una discendenza comune di linee materne ed è perciò di validità limitata (per esempio, non si può usare nel test di paternità). Con rapidità e riservatezza si effettuano: