Bei einem modernen Vaterschaftstest wird das Erbgut der Eltern analysiert und auf seine Übereinstimmungen mit dem des Kindes überprüft. Ein wissenschaftliches Verfahren dient hier als Abstammungsgutachten, mit dem das Verwandtschaftsverhältnis zwischen zwei Personen, in der Regel das Vater-Kind-Verhältnis, festgestellt werden soll.
Im Gegensatz zu Blutgruppengutachten, in denen Eiweiß-Bestandteile des Blutes untersucht werden, wird bei einem DNA-Vaterschaftstest eine Verwandtschaft anhand von Merkmalen der Erbsubstanz, der sog. DNA (engl. deoxyribonucleic acid) geprüft.
Obgleich man aus einigen Blutzellen DNA isolieren kann, benötigt man für einen DNA-Test grundsätzlich kein Blut, sondern man kann den Test mit jedem Material durchführen, an dem sich kernhaltige Zellen befinden. So können beispielsweise Mundschleimhautspeichelproben und Haarwurzeln aber auch benutzte Taschentücher, Schnuller, Zahnbürsten etc. die für den Test benötigte DNA liefern.
Die DNA, die für einen Vaterschaftstest benötigt wird, befindet sich im Zellkern.
Bestimmte Bereiche der DNA werden mit Hilfe eines besonderen Verfahrens (der sog. Polymerase- Kettenreaktion, eng. polymerase chain reaction (PCR)) vervielfältigt und dadurch sichtbar gemacht. Das DNA-Muster, das man so erhält, wird als „genetischer Fingerabdruck" bezeichnet.
Da das Erbgut jedes Menschen einzigartig ist und zur Hälfte von der Mutter und zur anderen Hälfte vom biologischen Vater besteht, wird der so erhaltene Fingerabdruck des Kindes mit dem der Mutter und dem des potentiellen biologischen Vaters verglichen.
So lässt sich mit nahezu 100%iger Sicherheit sagen, ob ein Kind das Kind bestimmter Eltern ist oder auch nicht (positiver wie auch negativer Vaterschaftsnachweiß). Voraussetzung für eine im Ergebnis derart hohe Sicherheit ist aber, dass auch die Mutter für den Test zur Verfügung steht. Steht die Mutter aber nicht zur Verfügung, so verringert sich diese Quote entsprechend.
Theoretisch besteht auch die Möglichkeit, dass die DNA eines Mannes alle Merkmale der DNA des Kindes aufweist und dieser trotzdem nicht der biologische Vater ist. In seriösen Gutachten wird diese Möglichkeit in jedem Einzelfall berechnet und gesondert ausgewiesen.
Der Vaterschaftstest kann direkt nach der Geburt des Kindes durchgeführt werden.
Wird das Kind aber gestillt, besteht die Möglichkeit, dass sich Zellen der Mutter in der Mundschleimhaut des Kindes befinden. Zu Gunsten eines sicheren Ergebnisses sollte daher in jedem Fall gewährleistet sein, dass die Proben, die entnommen werden, nicht unbrauchbar sind. Eine Probenentnahme sollte daher mindestens zwei Stunden nach dem Stillen und nach jeglichem Speisenverzehr entnommen werden.