由于核酸序列的特异性，核酸编码分子库内的每一个分子成员都与一条特定且唯一的核酸片段相连，从而将分子库内的化学结构信息转移到了预支相连的分子序列信息中。近些年来，随着高通量测序技术的发展，核酸编码的分子库能包含千万级甚至几十亿级的分子，其用量少、通量高的特点，使核酸编码分子库在药物发现领域得到迅速且广泛的应用，现在已经被各大制药公司应用到药物分子库的合成和筛选中，并得到了一系列具有生物活性的先导化合物结构。

核酸编码的概念最早由S.布伦纳和R.勒纳^[注]于1992年首次共同提出。

根据核酸在分子库中所起的作用，一般将核酸编码分子库大致分为两类：一类是具有演化特征的核酸导向分子库，核酸在分子库中不仅仅用来记录分子的结构信息，还具有导向合成分子库的作用。这种方法通过碱基互补配对拉近了DNA相连反应活性基团的空间距离，大大提高了反应的有效浓度，碱基的互补配对调控也使DNA模板化学合成具有非常好的序列特异性和选择专一性。第二类是利用模板化学成功合成的万级大环分子库，通过一系列靶点蛋白活性分子的筛选研究，发现对Src激酶抑制能力很强的抑制分子，其IC₅₀值只有99纳摩/升。核酸编码的分子库可应用到一系列磷酸酯酶、蛋白酶、蛋白－蛋白相互作用等利用现有药物研发手段难以成药的靶点蛋白的筛选里。

该分子库虽然不能从DNA库出发转化为小分子库，但其合成非常简单，易于操作。此外，DNA记录分子库的编码序列设计不会涉及DNA序列专一性杂交互补配对的问题。其分子库的合成一般会将分子库的化学合成与酶催化的DNA聚合或连接反应结合起来，利用拆分组合的方法增加库的规模和化学结构的多样性，这些优点使核酸编码的分子库可以合成极大规模，例如葛兰素史克合成了含有8亿小分子的DNA记录分子库。

为了得到蛋白固载与生物靶点蛋白特异性结合的活性先导分子，在体外对靶点蛋白进行基于亲和力的筛选是一种简单有效的方式。固相筛选是指将靶点蛋白固载后与分子库一起培育，亲和力强的分子会从液相中转移到固相上，背景分子会被洗掉，保留下来的亲和力强的分子通过读取DNA序列信息获得对应的目标分子的化学结构。

靶点蛋白的固载仍是一个巨大的难题。有些重要的靶点蛋白很难甚至无法实现固载，如膜蛋白，蛋白—蛋白复合体等。而且，与溶液状态的蛋白比较，蛋白一旦修饰、固载，其某些理化性质就会发生一定程度的变化，包括电荷空间位阻、亲水疏水作用甚至构象等，这些改变可能导致蛋白活性的变化。一些直接在液相中对核酸编码分子库的筛选方法正在研究和发展。例如，基于小分子与靶点蛋白相互作用的聚合酶链反应（PCR）筛选技术。其中纯的靶点蛋白与一条核酸链连接，小分子也和一条核酸链连接，这两条核酸链能够形成一个更稳定的发夹结构，从而进行核酸序列延伸和PCR扩增，而那些不与靶点蛋白结合的小分子的DNA序列由于缺少一个引物扩增位点，则不能进行核酸序列延伸和PCR扩增。所以与蛋白结合的小分子进一步被富集，从而被筛选出来。科学家们又在其发展的DNA控制下、蛋白质修饰方法的基础上，利用配体诱导的光交联方法，与蛋白结合的小分子核酸链会与蛋白质共价交联，随后加入exo Ⅰ核酸裂解酶，非结合的小分子核酸链会被水解，与蛋白结合的小分子核酸链保持稳定，从而被筛选出来。此方法实现了对完全无修饰、非固载蛋白质的筛选。这一目标的实现大大扩展了核酸编码分子库的适用性，可实现对膜蛋白、蛋白质复合体、甚至活细胞表面蛋白质等重要靶点的筛选。