Nesta categoria encontra-se a Hibridização "in situ" que é capaz de identificar sequências específicas de DNA e RNA (moléculas de material genético) em tecidos já fixados, sendo muito utilizada para detecção de material genético de vírus como o HPV e o EBV.  FISH e CISH, são exemplos dessa técnica e o produto da hibridização é visualizado por fluorescência ou cromógeno, respectivamente. A detecção da amplificação do gene ERB-B2, em geral nos casos de estudo imuno-histoquímico duvidoso, pode ser feita por CISH, porém as técnicas atualmente mais utilizadas são as de FISH e SISH, sendo que esta última apresenta marcação por prata e cromógeno. Outras modalidades de técnicas de Biologia Molecular aplicada à patologia cirúrgica são os sequenciamentos gênicos para pesquisa de mutações pontuais em genes como K-ras e o EGFR.