基因直接诊断是直接检查致病基因本身的异常。它通常使用基因本身或紧邻的DNA序列作为探针，或通过PCR扩增产物，以探查基因无突变、缺失、退化等异常及其性质。它适用已知基因异常的疾病。核酸分子杂交是基因诊断的最基本的方法之一。
基因诊断技术它的基本原理是:互补的DNA单链能够在一定条件下结合成双链，即能够进行杂交。这种结合是特异的，即严格按照硷基互补的原则进行，它不仅能在DNA和DNA之间进行，也能在DNA和RNA之间进行。因此，当用一段已知基因的核酸序列作出探针，与变性后的单链基因组DNA接触时，如果两者的硷基完全配对，它们即互补地结合成双链，从而表明被测基因组DNA中含有已知的基因序列。