Цитогенетический метод основан на микроскопическом изучении структуры хромосомного набора или отдельных хромосом клеток человека. Наиболее распространенным методом в цитогенетике человека является световая микроскопия. Во всей медико-генетической практике применяемся именно световая микроскопия (в проходящем свете). Материалом для цитогенетических исследований служат культуры клеток из кусочков кожи (фибробласты), костного мозга, эмбриональных тканей, хориона, клеток амниотической жидкости. Наиболее удобным объектом для медицинских генетиков оказалась культура лимфоцитов периферической крови. Для ее получения достаточно взять 1-2 мл венозной крови и добавить ее в смесь питательной среды с фитогемагглютинином (белок бобовых растений). Последний вызывает иммунологическую трансформацию лимфоцитов и их деление — главное условие цитогенетической диагностики.
Накопление делящихся клеток в стадии метафазы, когда хромосомы максимально спирализованы и хорошо видны в микроскоп, достигается обработкой культуры колхицином или колцемидом, разрушающим веретено деления и препятствующим расхождение хромотид. Микроскопирование мазков, приготовленных из культуры таких клеток, позволяет визуально наблюдать хромосомы и обнаружить изменения их количества и структуры в отдельных парах. В 70-х гг. в практику вошли методы дифференциального окрашивания. Дифференциальное окрашивание обеспечивается температурно-солевым воздействием на фиксированные хромосомы. При этом выявляется структурная дифференцировка хромосом по длине, в виде чередования эу — и гетерохроматических участков. Протяженность этих участков специфична для каждой хромосомы, соответствующего плеча и района. Каждая хромосома имеет свой рисунок исчерченности.