DNA链中的核苷酸是以3`，5`-
磷酸二酯键相连接，合成DNA所用的底物是2`-脱氧核苷三磷酸（dNTP），在Sanger 双脱氧链终止法中被掺入了2`，3`-双脱氧核苷三磷酸(ddNTP),当ddNTP位于链延伸末端时, 由于它没有3`- OH，不能再与其它的
脱氧核苷酸形成3′,5′-磷酸二酯键，DNA合成便在此处终止，如果此处掺入的是一个ddATP，则新生链的末端就是A，依次类推可以通过掺入ddTTP、 ddCTP、 ddGTP ，则新生链的末端为T、C或G，根据这个原理，Sanger与1977年建立了双脱氧链终止测序法。他本人也因此而获得了
诺贝尔奖。
以单链或双链DNA为模板，采用DNA
引物引导新生DNA的合成，因此又称为引物合成法，或酶促引物合成法。主要是基于
DNA聚合酶的催化特性：①以DNA为模板，根据碱基配对的原则逐个将dNTP加到与模板结合的寡核苷酸引物的3′-OH末端，形成正确的模板DNA互补链；②能以dNTP作为底物，也能利用ddNTP作底物，将其掺入寡核苷酸链的3 ′末端而终止新生互补链的延伸。
如果在DNA的合成反应中，除了加入4种正常的脱氧核苷三磷酸（dNTP）外，再加入一种少量的2ˊ,3ˊ ddNTP，那么多核苷酸链的延伸将与偶然发生但却十分特异的链终止展开竞争，所以反应产物是一系列的长短不一的核苷酸链。
在4组独立的DNA合成反应中，分别加入4种不同的ddNTP，结果将生成4组核苷酸链，它们将分别（随机）终止于每一个A，每一个G，每一个C，每一个T的位置上。对这4组核苷酸链进行
聚丙烯酰胺凝胶电泳，就可读出序列。
测序现在是第二代技术为主，454，solexa,solid等等，以后将基于
纳米技术，进行单分子测序
比如隧道探针法等