La méthode du test ADN est généralement reconnue pour sa quasi-infaillibilité. Les résultats d’analyse concordants annoncent d’ailleurs toujours une fiabilité maximale de 99,99 %, puisqu’une réelle fiabilité de 100 % impliquerait d’avoir pu tester chaque être humain existant. C’est pourquoi il y est souvent fait recours via le test de paternité, dans le cadre de la recherche et de l’établissement de la filiation biologique d’un enfant. La fiabilité tient à ce que dans l’appellation de « test ADN », ce sont en fait plusieurs méthodes qui sont utilisées progressivement au fur et à mesure que l’analyse s’affine pour arriver aux résultats finaux. Sur ce point par ailleurs, la loi française a défini les marqueurs génétiques pouvant être utilisés dans le cadre d’un test ADN de manière à ce qu’ils permettent d’établir un profil unique, sans pour autant que pris seul, ce profil ADN permette d’identifier son propriétaire. C’est pourquoi la plupart des tests ADN établissent une correspondance scientifique entre des échantillons, et non pas l’identité du porteur d’un profil étudié (sauf cas spéciaux prévus à l’article 16-11 du Code civil).
Le premier filtre de recherche passe par des analyses simples. L’étude de base des gènes de l’échantillon permettent d’abord d’écarter certains profils, comme ceux n’étant pas compatibles avec les gènes récessifs en présence. Puis, le groupe sanguin est vérifié, deux parents de groupe O ne pouvant par exemple pas avoir d’enfant du groupe AB. Si tous ces éléments préalables n’écartent pas la possibilité d’une filiation paternelle, le test ADN à proprement parler prend place. Dans le cadre d’un test de paternité, on ne cherche pas à établir un profil unique, mais justement à détecter les similitudes des échantillons. Chaque parent transmettant une partie de son patrimoine génétique, on retrouvera beaucoup plus de gènes communs entre un enfant et son père ou sa mère biologique, qu’entre ce même enfant et un inconnu.
Plus il y a de marqueurs génétiques testés, plus le test ADN sera fiable. C’est pourquoi bien que 13 marqueurs soient généralement considérés comme suffisants, certains laboratoires proposent d’étudier 15 à 20 marqueurs pour donner plus de fiabilité à leurs résultats. Ainsi, dans le cas d’une étude portée sur 13 fragments, on estime la chance qu’il existe un double génétique vivant à environ 1/1000000000000000000.