1. 第一代DNA測序技術
1977年，Sanger等提出了經典的雙脫氧核苷酸末端終止測序法。此后，在Sanger法的基礎上，20世紀80年代中期出現了以熒光標記代替放射性同位素標記、以熒光信號接收器和計算機信號分析系統代替放射性自顯影的自動測序儀。另外，90年代中期出現的毛細管電泳技術使得測序的通量大為提高。
傳統的第一代測序技術具有高準確性和簡單、快捷等優點，但由于測序通量低，僅適用于小樣本遺傳疾病基因的鑒定，難以完成沒有明確候選基因或候選基因數量較多的大樣本病例篩查。
2. 第二代DNA測序技術
進入21世紀后，第二代測序技術誕生。主要是將片段化的基因組DNA兩側連上接頭，隨后用不同的方法產生幾百萬個空間固定的PCR克隆陣列。然后進行引物雜交和酶延伸反應。經過計算機分析獲得完整的DNA序列信息。
與第一代技術相比，第二代測序技術不僅保持了高準確度，而且大大降低了測序成本并極大地提高了測序速度。第二代測序技術最顯著的特征是高通量，一次能對幾十萬到幾百萬條DNA分子進行序列測序，使得對一個物種的轉錄組測序或基因組深度測序變得方便易行。
3. 第三代DNA測序技術
第三代測序技術的顯著特征是長讀長，在保持高準確度的同時可明顯將測序讀長再提高10-50倍。第三代測序技術解決了第二代測序技術在測序文庫制備時所必需的PCR放大過程，一定程度上消除了PCR所引入的系統誤差，同時也減少了整體實驗運行時間。
4. 第四代DNA測序技術
第四代DNA測序技術同樣屬于單分子測序，但其利用納米孔芯片檢測單分子測序信號的技術原理不再依賴高速攝像機或者高分辨率的CCD相機，最大程度上降低了檢測設備的成本。大多數納米孔測序技術的基本原理是當DNA分子從一個孔洞經過時檢測到被影響的電流或光信號。由于與第三代測序技術相比具有質的飛躍，通常稱之為第四代測序技術。