Useimpiin sairauksiin liittyy geneettinen komponentti. Niissä, jotka johtuvat mutaatiosta yhdellä lokuksella ja joilla on selkeä fenotyyppi (mendeliläiset sairaudet), molekyyligeneettinen lähestymistapa on suhteellisen yksinkertainen. Mutaatiogeenin tunnistaminen ja kloonaaminen johtaa taustalla olevan molekyylipatologian täydelliseen analyysiin ja selittää yleensä esiintyvyyden ja vakavuuden vaihtelun. Useimmat aikuisten sairaudet eivät kuitenkaan ole tämäntyyppisiä. Sepelvaltimotauti, syöpä, diabetes, niveltulehdus ja psyykkiset sairaudet ovat kaikki geneettisiä, mutta ne periytyvät harvoin mendeliläisellä tavalla. Monitekijäisissä sairauksissa on sekä geneettisiä että ympäristökomponentteja, jotka vaikuttavat eri osuuksin tietyssä potilaassa tai perheessä. Kyseiset geenit voivat vaikuttaa additiivisesti tai synergisesti. Toiset saman sairauden tapaukset voivat olla täysin ympäristösyistä johtuvia. Molekyyligenetiikan avulla voidaan tutkia monitekijäisiin sairauksiin osallistuvien geenien määrää, niiden suhteellista painoarvoa eri perheissä ja yhteisössä sekä niiden vuorovaikutuksen luonnetta. Yksi erityisen tehokas lähestymistapa on tutkia suurta perhettä, jossa esiintyy yksinkertaista Mendelin segregaatiota taudille, joka on useammin monimutkainen tai sporadinen.