Les techniques de biologie moléculaire sont de nouveaux outils qui complètent les méthodes classiques de diagnostic bactériologique. Lorsque ces techniques de biologie moléculaire sont utilisées avec des sondes très spécifiques, elles permettent par hybridation de détecter dans des bactéries préalablement cultivées, la présence de gènes inconstants codant des facteurs de virulence. Ces techniques utilisant des sondes très spécifiques sont également une aide précieuse à l'identification de bactéries cultivées et dont le classement taxonomique est orienté a priori. Un autre avantage de ces méthodes est qu'elles permettent éventuellement de s'affranchir de l'étape de la culture et d'identifier des bactéries nommément désignées à partir de produits pathologiques. Cette application concerne surtout la recherche de bactéries de culture difficile (par ex. : Borrelia burgdorferi, Chlamydia trachomatis) ou longue à obtenir (mycobactéries). Dans ce cas, les molécules cibles d'ADN bactérien doivent être démasquées et amplifiées par des réactions enzymatiques. Il s'agit là de l'étape critique de cette méthode : de nombreux témoins positifs et négatifs sont nécessaires. Lorsqu'elles sont réalisées dans des conditions optimales, ces techniques d'amplification sont de bonnes méthodes qui, lorsque la culture est réalisable, peuvent souvent rivaliser avec celle-ci. Enfin, ces techniques de biologie moléculaire permettent d'identifier ou de classer des bactéries déjà cultivées, mais pour lesquelles, à la limite, aucune orientation taxonomique n'est disponible. Dans ce cas, il faut tout d'abord amplifier et séquencer l'ADN ribosomique 16S. La comparaison de la séquence obtenue à celles d'une banque de données permettra le classement de la bactérie. On peut imaginer que dans l'avenir ces techniques puissent être appliquées à certains produits pathologiques pour y détecter et y identifier les bactéries qui s'y trouvent sans passer aucunement par l'étape de la culture. Cependant, l'examen microscopique direct et la culture bactérienne demeurent actuellement les éléments de base du diagnostic bactériologique. La biologie moléculaire, avec ses avantages et ses inconvénients, permet d'améliorer, dans certains cas, la qualité du diagnostic bactériologique.