分子遺傳學分類法是以微生物的遺傳型（基因型）特征為依據，判斷微生物間的親緣關係，排列出一個個的分類群。目前較常使用的方法有：
1、DNA中（G+C）mol%分析
每一個微生物種的DNA中（G+C）mol%的數值是恒定的，不會隨著環境條件、培養條件等的變化而變化，而且在同一個屬不同種之間，DNA中（G+C）mol%的數值不會差異太大，可以某個數值為中心成簇分布，顯示同屬微生物種的（G+C）mol%範圍。DNA中（G+C）mol%分析主要用於區分細菌的屬和種，因為細菌DNA中（G+C）mol%含量的變化範圍一般在25%—75%；而放線菌DNA中（G+C）mol%比例範圍非常窄（ 37%—51%）。一般認為任何兩種微生物在（G+C）含量上的差別超過了10%，這兩種微生物就肯定不是同一個種。因此可利用（G+C）mol%來鑒別各種微生物種屬間的親緣關係及其遠近程度。值得注意的是，親緣關係相近的菌，其（G+C）mol%含量相同或者近似，但（G+C）mol%相同或近似的細菌，其親緣關係並不一定相近，這是因為這一數據還不能反映出堿基對的排列序列，而且如放線菌的的（G+C）mol%在37%51%之間，企圖在這麽小的範圍內區分放線菌的幾十個屬顯然是不現實的。要比較兩種細菌的DNA堿基對排列序列是否相同，以及相同的程度如何，就需做核酸雜交試驗。
2、DNA-DNA雜交
DNA雜交法的基本原理是用DNA解鏈的可逆性和堿基配對的專一性，將不同來源的DNA在體外加熱解鏈，並在合適的條件下，使互補的堿基重新配對結合成雙鏈DNA，然後根據能生成雙鏈的情況，檢測雜合百分數。如果兩條單鏈DNA的堿基順序全部相同，則它們能生成完整的雙鏈，即雜合率為100%。如果兩條單鏈DNA的堿基序列隻有部分相同，則它們能生成的“雙鏈 ”僅含有局部單鏈，其雜合率小於70%。由此，雜合率越高，表示兩個DNA之間堿基序列的相似性越高，它們之間的親緣關係也就越近。如兩株大腸埃希氏菌的 DNA雜合率可高達100%，而大腸埃希氏菌與沙門氏菌的DNA雜合率較低，約為70%。（G+C）mol%的測定和DNA雜交實驗為細菌種和屬的分類研究開辟了新的途徑，解決了以表觀特征為依據所無法解決的一些疑難問題，但對於許多屬以上分類單元間的親緣關係及細菌的進化問題仍不能解決。
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