Poiché il DNA è uguale in ogni cellula di un individuo, il materiale genetico utilizzabile per effettuare il test può derivare da tessuti diversi.

Normalmente si effettua un prelievo di sangue periferico. Il volume di sangue necessario è molto piccolo (anche poche gocce di sangue essicato), così da permettere l'analisi anche su neonati. I neonati possono anche essere analizzati alla nascita utilizzando un campione di sangue del cordone ombelicale. Per il test del DNA prenatale, è necessario disporre di un prelievo di cellule fetali (villi coriali o cellule amniotiche).

Grazie al sofisticato e sensibile metodo di analisi, il test di paternità può essere effettuato anche da campioni biologici differenti dal tradizionale prelievo ematico. E' infatti possibile eseguire l'accertamento di paternità anche su campioni biologici ottenibili con metodiche di prelievo non invasive, quali il tampone buccale, capelli, urine, liquido seminale, saliva o cellule da tessuti diversi. Quest'ultima possibilità è molto vantaggiosa se si considera che buona parte delle indagini di paternità viene effettuata su bambini molto piccoli, è che quindi si ha la necessità di ricorrere ad un tipo di prelievo meno traumatico possibile.

Quando si effettua il tampone buccale l'analisi viene condotta sulle cellule derivate dall'interno della bocca, che vengono raccolte con un tampone di cotone o con le setole di uno spazzolino, definito tampone buccale. Questo tipo di prelievo è meno invasivo e doloroso del prelievo di sangue ed è praticabile sia ai bambini sia agli adulti. Normalmente il numero di cellule che si ottengono con questo prelievo è sufficiente per effettuare l'analisi.
Quando si effettua il prelievo dei capelli, l'esame viene effettuato sulle cellule che circondano il bulbo pilifero. per tale motivo è indispensabile che i capelli siano strappati direttamente dal cuoio capelluto e non caduti spontaneamente, come per esempio i capelli che rimangono nel pettine o nella spazzola.

Nelle urine e nel liquido seminale l'analisi viene condotta sulle cellule contenute nei relativi liquidi biologici.
I risultati ottenuti utilizzando diversi tipi di materiale biologico sono perfettamente comparabili e possiedono lo stesso grado di accuratezza.