現將基因診斷的分子生物學基礎及在性病領域常用的有關分子生物學的基本方法和原理進行概述。基因診斷操作的對象為基因或其片段。基因是遺傳學上的一個概念，是在染色體上佔有一定的位置，表現一定功能的基本單位。基因的物質基礎是脫氧核糖核酸（DNA）（有些病毒的基因是核糖核酸，RNA）。
原核細胞（如細菌和病毒）的基因單位較小，其排布一般是連續的。真核細胞的基因一般較大，其排布是不連續的，它被稱為插入序列的部分所分隔。DNA和RNA統稱為核酸，早在1868年就被瑞士年輕醫生米歇爾發現，在真核細胞中，98%以上的DNA存在於細胞核，少量的DNA分布在線粒體中。
RNA主要存在於細胞質中，佔其總量的90%左右。細胞外液則無核酸存在。對於非細胞形態的病毒來說，或含有DNA，或只含有RNA，因此可按所含核酸類型的不同，將病毒分為DNA病毒與RNA病毒。
組成核酸的基本單位是單核苷酸，所以核酸又稱為多核苷酸。單核苷酸是由磷酸、戊糖及鹼基組成。如果戊糖是脫過氧的，則形成的單核苷酸為脫氧單核苷酸。單核苷酸相互縮合形成RNA，脫氧單核苷酸相互縮合形成DNA。下表列舉常見的核苷酸及縮寫符號。
由於核酸的合成是一個耗能的過程，故參與DNA或RNA合成的脫氧或未脫氧的單核苷酸是三磷酸核苷酸，合成時磷酸鍵水解釋放出能量，以供核酸的合成。組成DNA分子的脫氧核苷酸主要有四種，即dAMP，dGMP、dCMP和dTMP（d代表「脫氧」的意思），此外還含有少量的稀有鹼基（主要是甲基化鹼基）。