L'identification des bactéries, isolées à partir de prélèvements biologiques, pendant des années, a été basée uniquement sur des critères morphologiques et biochimiques. Le développement des techniques de biologie moléculaire à partir des années 1990 a permis d'introduire ces approches au sein des laboratoires d'analyse biologique. Leur intérêt dans l'identification des bactéries s'est accru au fil des années. Elles permettent d'obtenir un résultat en quelques heures dans les situations d'urgence (identification et typage du germe, et détection des résistances antibiotiques) ou d'identifier un micro-organisme si les systèmes utilisés en routine (approche biochimique) sont pris en défaut. De plus, dans des prélèvements biologiques, elles rendent possible la caractérisation des bactéries si la culture est restée négative, si les bactéries recherchées sont des bactéries intracellulaires strictes (pour lesquelles la culture est réservée à des laboratoires spécialisés) ou des bactéries encore incultivables à ce jour. Le gène ciblé est fonction des informations disponibles sur l'isolat bactérien et/ou sur le patient. Le gène codant l'acide ribonucléique ribosomique (ARNr) 16S est l'outil de choix si les tests précédemment réalisés n'ont pas permis de définir le genre ou l'espèce auxquels appartient l'isolat bactérien. Un système d'identification mettant en jeu un gène plus variable est préférable si des critères d'orientation sont disponibles. La plupart des techniques mises en œuvre sont basées sur l'utilisation de l'amplification génique (polymerase chain reaction [PCR]) couplée à une réaction de séquençage du fragment obtenu par la technique de Sanger ou de la PCR en temps réel. Pour cette dernière méthode, la spécificité et la sensibilité sont meilleures, la durée de réalisation de l'analyse est plus courte et c'est le germe recherché ou le groupe de bactéries à caractériser qui commandent le système utilisé. Dans les années à venir, le développement des techniques de séquençage des génomes entiers va ouvrir des possibilités considérables en ce qui concerne l'identification des bactéries, leur épidémiologie, l'étude de leur sensibilité aux molécules antibiotiques et la caractérisation de leurs facteurs de virulence.