La investigación científica de la paternidad biológica es un caso especial de la determinación de la relación genética entre dos o más individuos, esta se basa en los principios de la herencia mendeliana simple de los marcadores genéticos. En la evaluación de las relaciones biológicas la prueba de paternidad es el análisis más común, en el cual los perfiles genéticos de dos individuos (o tres si la madre está disponible), son utilizados para comparar la probabilidad relativa de que uno de ellos sea el padre, contra la probabilidad de no estar relacionado con el hijo analizado.

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Más del 60% del genoma humano está compuesto por regiones intergénicas no codificantes que se encuentran localizadas entre los genes y cuya función aún es desconocida. La mayoría de estas regiones están compuestas por elementos de ADN repetidos en tándem o secuencia, en este caso dichas repeticiones cortas en tándem (STR) son los marcadores genéticos no ligados más utilizados para la evaluación del parentesco debido a su alto polimorfismo (variaciones en el genoma), y a que los resultados obtenidos, usualmente con la aplicación de estadísticas robustas, favorecen la determinación de la relación de parentesco de manera confiable.

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Se analiza así el ADN no codificante (STR), presente en las células, obteniendo el perfil genético del presunto padre, la madre y el hijo (prueba de paternidad estándar), teniendo en cuenta que todo individuo hereda el 50% de la información genética a partir de la madre biológica y el otro 50% del padre. La comparación de los perfiles y la coincidencia o no de los datos genéticos del hijo y del presunto padre permiten determinar la exclusión o no de la paternidad que se investiga, obteniendo resultados con probabilidad superior al 99.99% en caso de ser el padre, y exclusión con certeza total en caso de no serlo.