从遗传毒性角度讨论毒物及其产物。由于毒物，DNA可以发生各种类型的损伤。例如，在分子水平上，如自由基能造成DNA分子单侧或者双侧断裂，氧自由基还能够氧化碱基。外来化学物质及其代谢产物可以共价地与碱基结合，或者更少见地与DNA分子的另一些部分结合，形成加合物。

金属可以与DNA的磷酸基团和杂环碱基结合，于是改变DNA的稳定性和正常功能。镁与DNA骨架上的磷酸基团结合增强DNA结构的稳定性，但是铜与正常的氢基竞争，在碱基之间成键，导致DNA结构稳定性的降低。

由于特定碱基配对决定于互补碱基和非互补碱基之间的吸引程度，金属对氢键的修饰能够造成碱基错位。例如，汞在DNA分子双链之间形成强烈的交联。如果改变频繁地发生，超越了正常的DNA修复机制，就能导致突变率的显著增高。

染色体的断裂可以扰乱正常二倍体数目（2n），造成与正常的染色体数的偏差（非整倍性）或者染色体的结构异常。在活体细胞中，导致染色体损坏的物质具有致染色体断裂性。所有这些遗传毒性效应都可能产生致突变、致畸或者致癌的结果。染色体也可不成整倍地增减，即形成非整倍体，非整倍体是染色体组不完整的状态。凡染色体数目多于二倍体，称为超二倍体，如2n+1 、2n+2等；如染色体数目比二倍体少，则称为亚二倍体，如2n-1等。

染色体的损伤可以适当染色后用显微镜检验来确定。非整倍性和其他染色体断裂的效应，可以用荧光染色剂为细胞内DNA着色后，用流式细胞术来定量。在流式细胞术中，当每个细胞流经一个激光束时，发出的荧光被用来测量样品里单个细胞中DNA的量。检测细胞群中DNA浓度的分布，以找到是否有大量的具有非正常数量的DNA细胞。

染色体断裂的作用也可以由细胞中微核（膜上的染色质）的数量反映出来。许多微核的存在表明细胞正确分裂的能力受到损害。

DNA加合物可以用³²P后标记法来鉴定。DNA分子水解会形成脱氧核糖核苷3’-磷酸。DNA分子分解成脱氧核糖核苷3’-磷酸后，用³²P标记。大多数脱氧核糖核苷3’-磷酸具有DNA正常的四个碱基之一，但是有一些具有共价地与加合物结合的碱基。用层析法把被标记的脱氧核糖核苷3’-磷酸分离成正常的四个腺苷、鸟苷、胞嘧啶、胸腺嘧啶的二磷酸，再加上具有加合物的碱基。碱基加合物部分的放射性反映了DNA加合物的数量和潜在的遗传毒性效应。研究者认为加合物的出现与癌症风险建立了关联。

估计DNA断裂数量，并且与具有遗传毒性的污染物暴露建立关联。舒加特（Shugart）描述了一种碱基解旋法来估计单链断裂的程度。在碱性条件下暴露特定时间后，样品中单链和双链DNA的相对数量解旋到不同的程度。单链和双链DNA荧光强度的差，用于测量样品中各自的相对数量。从对照和暴露后个体中分离出的相同数量的DNA被置于碱性条件下，给其一定时间解旋，然后用荧光来估计每个样品中双链DNA的量。这一部分能够指示各个样品中单链断裂的相对数量。例如，蓝鳃太阳鱼暴露于苯并[a]芘10天之内，这部分的量减少了，指示了暴露导致的单链断裂的增加。肖恩（Shone）等应用碱性解旋法在环境污染和淡水龟的DNA单链断裂之间建立了相互关系。