Nukleinske kiseline prvi je izolirao F. Miescher godine 1869. iz jezgri leukocita po čemu su i dobile ime. Sljedećih godina dokazane su nukleinske kiseline u svim stanicama, ali je tek nakon 75 godina postavljena tetranukleotidna hipoteza. Pretpostavljeno je da se nukleinske kiseline sastoje od niza ponavljajućih sljedova četiriju baza. Tek su godine 1953. James Watson i Francis Crick odredili strukturu DNA.
Nukleinske su kiseline u stanicama čvrsto povezane s proteinima. Nakon razaranja staničnih membrana nukleinske kiseline moraju se odvojiti od proteina. To se postiže protresanjem smjese proteina i nukleinskih kiselina s otopinom fenola ili kloroforma. Nakon taloženja, proteini se uklanjaju centrifugiranjem. Od nukleinskih kiselina mogu se odijeliti i deterdžentom ili zasićenom otopinom soli. Proteine je moguće ukloniti i razgradnjom pomoću enzima proteaza. Nakon uklanjanja proteina nukleinske se kiseline istalože pomoću etanola, u svim slučajevima.
Iz istaloženih nukleinskih kiselina RNA je moguće odijeliti dodatkom enzima DNaza koji razgrađuju DNA. Deoksiribonukleinska kiselina odjeljuje se od RNA dodatkom enzima RNaza koji razgrađuje ribonukleinske kiseline.
Većina kromatografskih metoda koje se koriste za odvajanje proteina može se primijeniti i pri odvajanju nukleinskih kiselina. Kromatografija na papiru i tankoslojna kromatografija uspješno se koriste za odvajanje oligonukleotida. Danas se najčešće koristi HPLC metoda. Veće molekule nukleinskih kiselina često se izoliraju metodama ionsko-izmjenjivačke kromatografije i gel-filtracijske kromatografije.
Nukleinske kiseline mogu se odijeliti i elektroforezom na poliakrilamidnom gelu. Elektroforetska pokretljivost nukleinskih kiselina ovisna je o njihovom naboju, o relativnoj molekulskoj masi i obliku. Ta je metoda vrlo uspješna za odvajanje plazmida (male molekule DNA iz bakterija i plijesni koje se repliciraju neovisno o kromosomu).
Ultracentrifugiranje u gradijentu gustoće cezijevog klorida jedna je od najčešće korištenih metoda za odvajanje DNA. Molekule DNA odvajaju se u gradijentu gustoće prema baznom sastavu. Eukariotska DNA sadrži manje fragmente (satelitske vrpce) koji se izdvajaju iznad glavne niti. Takva satelitska DNA sadrži mitohondrijsku ili kloroplastnu DNA koja se tom metodom vrlo lako odvaja od glavne jezgrene DNA.
Za izolaciju nukleinskih kiselina iz biljnog materijala najprije je potrebno razoriti čvrstu celuloznu staničnu stijenku i staničnu membranu. Mehaničkim usitnjavanjem tkiva sadržaj stanice izlazi u otopinu. To se postiže mljevenjem lisnog tkiva pomoću deterdženta (deterdženti sadrže lipaze, proteaze kao i različite kelirajuće komplekse). Nakon toga potrebno je proteine odvojiti od nukleinskih kiselina pomoću kloroforma. Kloroform koagulira proteine vezane uz nukleinske kiseline i otapa hidrofobne dijelove membrana. Centrifugiranjem otopine odvajaju se nukleinske kiseline od razgrađenih i razlomljenih dijelova stanica. S obzirom na to da se nukleinske kiseline alkoholom talože, za konačnu izolaciju nukleinskih kiselina dodaje se 96 %-tni etanol pri čemu se u otopini pojavljuju niti nukleinskih kiselina. To je osnovni postupak za izolaciju nukleinskih kiselina iz biljne stanice pomoću uređaja i kemikalija koje se mogu naći u kemijskom laboratoriju srednje škole.