O primeiro tipo de impressão digital de DNA foi a análise de RFLP (polimorfismo de comprimento de fragmento de restrição). Investigadores cortavam a amostra de DNA em pedaços menores usando enzimas de restrição, separavam os fragmentos por tamanho e adicionavam uma sonda de DNA radioativa que se ligava a uma sequência correspondente. O RFLP é lento, trabalhoso, exige grandes quantidades de DNA e é menos preciso que técnicas modernas, sendo amplamente substituído pela análise de STR.
Hoje, a impressão digital de DNA usa STR (repetições tandem curtas). Existem regiões do genoma onde sequências curtas de 2 a 5 bases se repetem muitas vezes. O número de repetições varia muito entre indivíduos não relacionados. Usando PCR (reação em cadeia da polimerase), isolam-se STRs específicos, separam-se por tamanho e comparam-se com outra amostra. Graças ao PCR, até amostras minúsculas fornecem DNA suficiente.
Quanto mais regiões STR analisadas, maior a precisão. Um teste típico com 13 marcadores tem probabilidade teórica de 1 em 10 bilhões a 1 em vários trilhões de dois perfis idênticos. A frequência de STRs pode variar entre populações étnicas, e erros no procedimento ou contaminação (comum em casos de assassinato com DNA de vítima e agressor) reduzem a confiabilidade.
Críticos alertam que jurados podem não entender a ciência ou superestimar a confiabilidade. Séries de TV popularizaram a perícia de DNA, criando expectativas irreais. Segundo pesquisa de 2008 citada pelo The Economist, 62% dos advogados de defesa e 69% dos juízes achavam que jurados tinham expectativas irreais sobre ciência forense.
A impressão digital de DNA inocentou pessoas condenadas injustamente. Earl Washington foi sentenciado à morte em 1984 por estupro e assassinato; após 17 anos, testes de DNA provaram sua inocência, e ele foi libertado em 2001.
Críticos argumentam que agências policiais armazenam DNA de pessoas não acusadas nem condenadas, violando liberdades civis. Em 2007, um relatório da American Constitution Society citou "redes de DNA" onde polícia nos EUA e Reino Unido coletou amostras de centenas ou milhares de pessoas durante investigações. A lei atual permite manter amostras de presos mesmo sem acusações formais.