当一种分子被放置在电场当中时，它们就会以一定的速度移向适当的电极，这种电泳分子在电场作用下的迁移速度，叫做电泳的迁移率。它同电场的强度和电泳分子本身所携带的净电荷数成正比。也就是说，电场强度越大、电泳分子所携带的净电荷数量越多，其迁移的速度也就越快，反之则较慢。由于在电泳中使用了一种无反应活性的稳定的支持介质，如琼脂糖凝胶和聚丙烯酰胺胶等，从而降低了对流运动，故电泳的迁移率又是同分子的摩擦系数成反比的。已知摩擦系数是分子的大小、极性及介质粘度的函数，因此根据分子大小的不同、构成或形状的差异，以及所带的净电荷的多少，便可以通过电泳将蛋白质或核酸分子混合物中的各种成分彼此分离开来。在生理条件下，核酸分子的糖-磷酸骨架中的磷酸基团呈离子状态，从这种意义上讲，DNA和RNA多核苷酸链可叫做多聚阴离子。因此，当核酸分子被放置在电场中时，它们就会向正电极的方向迁移。由于糖-磷酸骨架结构上的重复性质，相同数量的双链DNA几乎具有等量的净电荷，因而它们能以同样的速度向正电极方向迁移。在一定的电场强度下，DNA分子的这种迁移速度，亦即电泳的迁移率，取决于核酸分子本身的大小和构型，分子量较小的DNA分子比分子量较大的DNA分子迁移要快些。这就是应用凝胶电泳技术分离DNA片段的基本原理。[1]
（1）琼脂糖和聚丙烯酰胺凝胶电泳
琼脂糖是一种线性多糖聚合物，是从红色海藻产物琼脂中提取而来的。当琼脂糖溶液加热到沸点后冷却凝固便会形成良好的电泳介质，其密度是由琼脂糖的浓度决定的。经过化学修饰的低熔点(LMP)的琼脂糖，在结构上比较脆弱，因此在较低的温度下便会熔化，可用于DNA片段的制备电泳。
聚丙烯酰胺凝胶主要有两种方式:一是用于分离和纯化双链DNA片段的非变性聚丙烯酰胺凝胶。在未变凝胶中分离DNA的缺点是DNA的迁移率受碱基组成和序列的影响。由于无法得知未知DNA的迁移是否反常，故不能用未变性的聚丙烯酰胺凝胶电泳确定双链DNA的大小。二是用于分离及纯化单链DNA片段的变性聚丙烯酰胺凝胶。这类聚丙烯酰胺凝胶是在核苷酸碱基配对抑制剂(尿素或甲酰胺)的存在下聚合而成，变性DNA的移动速度同其碱基组成及序列几乎完全无关，故可用于分离及纯化单链DNA片段和DNA测序等。
（2）脉冲电场凝胶电泳
普通的凝胶电泳技术显然是无法分离如此超大分子量的DNA分子的。1984年，D.C.Schwartz和C.R.Cantor发明的脉冲电场凝胶电泳技术，可以成功地用来分离整条染色体这样的超大分子量的DNA分子。在常规的琼脂糖凝胶电泳中，超过一定大小范围的所有的双链DNA分子，都是按相同的速率迁移的。这是因为它们在单向恒定电场的作用下，仅以“一端向前”的方式游动穿过整个胶板。而在脉冲电场中，DNA分子的迁移方向是随着所用的电场方向的周期性变化而不断改变的。