不同的DNA片段之間，DNA片段與RNA片段之間，如果彼此間的核苷酸排列順序互補也可以復性，形成新的雙螺旋結構。這種按照互補堿基配對而使不完全互補的兩條多核苷酸相互結合的過程稱為分子雜交。
分子雜交（molecular hybridization）確定單鏈核酸堿基序列的技術。其基本原理是待測單鏈核酸與已知序列的單鏈核酸（叫做探針）間通過堿基配對形成可檢出的雙螺旋片段。這種技術可在DNA與DNA，RNA與RNA，或DNA與RNA之間進行，形成DNA-DNA，RNA-RNA或RNA-DNA等不同類型的雜交分子。