ハイブリダイゼーション法は、ゲル、フィルター、溶液中だけでなく、組織学的標本や染色体標本でも実施できます。この方法はin situハイブリダイゼーションと呼ばれます。蛍光色素で標識されたDNAまたはRNA標本をプローブとして使用するこの方法の変種は、FISH(フルオレセインin situ ハイブリダイゼーション)と呼ばれます。標識されたDNAプローブを、ハイブリダイゼーション用に分化染色され、変性された中期染色体の標本に適用します。染色体の予備処理は、プローブがゲノムDNAにアクセスしやすくするために行われます。結合していないDNA分子を洗い流し、感光性乳剤を塗布するか(放射性標識を使用する場合)、適切な処理(ビオチンまたはフルオレセイン標識DNAプローブを使用する場合)を行った後、使用したDNAプローブに相補的なDNA配列の局在部位を、特定の染色体の対応する部分の上に特徴的な点として顕微鏡で直接検出できます。
この研究方法により、染色体の所属だけでなく、研究対象の遺伝子の染色体内の局在も決定することができます。