Durch die mikroskopische Analyse des für jedes menschliche Chromosom typischen Bandenmusters können Abweichungen von der normalen Chromosomenzahl (numerische Chromosomenaberrationen) oder mikroskopisch erkennbare Veränderungen der Chromosomenstruktur (strukturelle Chromosomenaberrationen) nachgewiesen werden. Sie erkennt zuverlässig Fehlverteilungen der Chromosomen wie Trisomien (z. B. Down-Syndrom) und Monosomien (z.B. Ullrich-Turner-Syndrom) und zusätzlich auch lichtmikroskopisch sichtbare kleinere Deletionen, Duplikationen, Inversionen sowie Translokationen chromosomaler Abschnitte.

Grenzen: Begrenzt wird die Aussagekraft dieser Methode durch die Bandenauflösung der Chromosomen. Mikrodeletionen und Duplikationen sowie jegliche Sequenzveränderungen in einzelnen Genen können hiermit nicht erkannt werden. Somit kann mit der Chromosomenanalyse auch nicht das Vorliegen einer monogen vererbten Erkrankung oder einer Anlageträgerschaft hierfür beurteilt oder ausgeschlossen werden.

Bei der FISH werden mit Fluorochromen markierte DNA-Sonden gezielt auf bestimmte, zu untersuchende chromosomale Regionen der Chromosomenpräparate hybridisiert und durch Anregung mit speziellem Licht als farbige Punkte im Fluoreszenz-Mikroskop sichtbar gemacht. Damit kann sowohl auf Metaphasen als auch an einem Zellkern nachgewiesen werden, ob der gesuchte Chromosomenabschnitt in normaler Anzahl (auf den Autosomen zweifach = Disomie) vorliegt. In Folge einer Deletion kann dieser auf einem der beiden homologen Chromosomen auch fehlen oder beispielsweise bei einer Trisomie in dreifacher Form vorhanden sein. Die angewandten DNA-Sonden decken unterschiedlich große Bereiche der Chromosomen ab und kommen bei unterschiedlichen Fragestellungen gezielt zum Einsatz.