DNA序列是確定核酸序列的過程——DNA中核苷酸的順序。 它包括用于確定四種堿基順序的任何方法或技術：腺嘌呤、鳥嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶。 快速 DNA 測量方法的出現極大地加速了生物學和醫學的研究和發現。

DNA 序列的知識已成為基礎生物學研究、DNA 基因組學項目以及許多應用領域（如醫學診斷、生物技術、法醫生物學、病毒學和生物系統學）不可或缺的知識。 比較健康和突變的 DNA 序列可以診斷包括各種癌癥在內的不同疾病，表征抗體庫，并可用于指導患者治療。 擁有一種快速的 DNA 測序方法可以實現更快、更個性化的醫療護理，并可以識別和分類更多的生物體。

現代 DNA 測序技術實現的快速測序有助于對多種類型和物種的完整 DNA 序列或基因組進行測序，包括人類基因組和許多動物、植物和微生物的其他完整 DNA 序列 物種。

DNA 序列可用于確定單個基因的序列、較大的遺傳區域（即基因或操縱子簇）、完整染色體或任何生物體的整個基因組。 DNA 測序也是間接測序 RNA 或蛋白質（通過它們的開放閱讀框）的最有效方法。 事實上，DNA 測量已經成為生物學和其他科學領域（如醫學、法醫學和人類學）的關鍵技術。

分子生物學中使用測序來研究基因組及其編碼的蛋白質。 使用測序獲得的信息使研究人員能夠識別基因和非編碼 DNA（包括調控序列）的變化、與疾病和表型的關聯，并識別潛在的藥物靶點。

由于從一代到另一代的傳播而言，DNA 是一種信息豐富的大分子，因此 DNA 測序被用于進化生物學，以研究不同生物之間的關系以及它們如何進化。

宏基因組學領域涉及識別存在于水體、污水、污垢、從空氣中過濾的碎片或生物體的拭子樣本中的生物體。 了解特定環境中存在哪些生物對于生態學、流行病學、微生物學和其他領域的研究至關重要。

由于大多數病毒太小而無法在光學顯微鏡下看到，因此測序是病毒學中識別和研究病毒的主要工具之一。 病毒基因組可以基于 DNA 或 RNA。 RNA 病毒對基因組測序的時間更敏感，因為它們在臨床樣本中降解得更快。 傳統的 Sanger 測序和二代測序用于基礎和臨床研究中的病毒測序，以及新發病毒感染的診斷、病毒病原體的分子流行病學和耐藥性測試。 GenBank 中有超過 230 萬個獨特的病毒序列。 最近，NGS 已經超越傳統的 Sanger 方法，成為最流行的病毒基因組生成方法。

醫療技術人員可以對患者的基因（或理論上的全基因組）進行測序，以確定是否存在遺傳疾病的風險。 這是基因檢測的一種形式，盡管某些基因檢測可能不涉及 DNA 檢測程序。