DNA izolasyonu, organik açıdan bozulmamış hücrelerden özel teknikler kullanılarak DNA molekülünün ayrıştırılması işlemidir. DNA, hücre içerisinde; kloroplastlarda, mitokondride ve çekirdekte bulunmaktadır. DNA izolasyonu çeşitli bilimsel ve klinik amaçlar için kullanılmaktadır.

DNA izolasyonu için kullanılan yöntemlerden biri olan denatürasyon, DNA molekülünün yapısında çözünme sağlamak için yüksek pH veya yüksek sıcaklık koşullarında bırakılması işlemidir. Renatürasyon ise, DNA molekülünün sarmal yapısının eski haline dönmesi için koşulların tekrar normalleştirilmesi sürecidir. Renatürasyon denatürasyonun geri dönüşümü olarak tanımlanabilir.

Hücre membranının parçalanması, DNA'nın nükleazlardan uzaklaştırılmasını ve DNA-protein kompleksinin çözülmesini sağlar. DNA ekstraksiyonu için SDS ve CTAB gibi çözücüler kullanılarak hücre zarı parçalanır. Saflaştırılmaya çalışılan DNA, nükleazlar tarafından enzimatik olarak parçalanabilir. Bu nedenle, DNA'nın nükleazlardan ayrıştırılması gereklidir. DNA'nın protein kompleksinden ayrıştırılması için kloroform ve fenol karışımı eklenir. Böylece DNA'nın saflaştırılması işlemi başlar.

DNA molekülü, suda çözünür ancak alkolde çözünmez ve negatif yüklüdür. DNA izolasyonu genetik araştırmalar, adli tıp, hastalık teşhisi ve evrimsel biyoloji gibi alanlarda vazgeçilmez bir tekniktir. Ayrıca, DNA'nın analizi ve kullanımı, biyoteknoloji ve genetik mühendisliği gibi modern bilim dallarının temelini oluşturur.