Kromosomitutkimus on pitkään ollut perustutkimus oireyhtymän syitä etsittäessä. Kromosomitutkimus tehdään yleensä verinäytteestä. Se edellyttää soluviljelmää, jotta tutkimusta varten saadaan jakaantuvia soluja. Tämän vuoksi kromosomitutkimuksen vastauksen saamiseen menee aikaa yleensä 2-4 viikkoa. Kromosomeja tarkastellaan valomikroskoopilla, ja tutkimuksessa selviää luotettavasti kromosomien lukumäärä. Myös kromosomien rakennetta voidaan tarkastella, ja havaita suurehkot kromosomiaineksen puutokset tai ylimäärät.

Molekyylikaryotyyppaus on uusi perimän tutkimusmenetelmä. Molekyylikaryotyyppaus tehdään myös yleensä verinäytteestä. Tavallisesti näytteet pyydetään myös vanhemmista, jotta lapsen tulosta voidaan verrata vanhempien tulokseen. Molekyylikaryotyyppauksessa tutkitaan koko perimää, yleensä ilman tarkkaa epäilystä perimän virheen sijainnista. Tutkimuksessa ”käydään koko perimä läpi” kromosomista 1 alkaen aina kromosomiin 22 asti mukaan lukien sukukromosomit.

Molekyylikaryotyyppaus on tarkempi kuin kromosomitutkimus; sen avulla havaitaan pienikokoisemmat perimän muutokset kuin kromosomitutkimuksessa. Siinä saatetaan havaita jopa geenin osittainen häviämä tai kahdentuma. Molekyylikaryotyyppaus ei kuitenkaan paljasta geenin sisäisiä muutoksia eli geenivirheitä. Molekyylikaryotyyppauksesta saadaan yleensä joko normaali tai poikkeava tulos. Ajoittain saadaan ”harmaan alueen tulos”, jonka merkitystä ei osata tulkita. Tietoa ihmisen perimän rakenteesta ei ole vielä kertynyt niin paljon, että molekyylikaryotyyppauksen tulos osattaisiin aina tulkita luotettavasti.

Jos potilaan oirekuvassa on piirteitä, joiden tiedetään liittyvän johonkin tunnettuun oireyhtymään, ja jos oireyhtymän taustalla oleva geeni tunnetaan, voidaan edetä yksittäisen geenin tutkimukseen. Geenitutkimukset tehdään yleensä verinäytteestä. Geenitutkimusmenetelmiä on monentyyppisiä, usein yksittäisen geenitutkimuksen yhteydessä tehdään tutkimuksia jopa kahdella tai kolmellakin menetelmällä. Siitäkään huolimatta nykyään käytetyt menetelmät eivät tunnista kaikkia mahdollisia geenivirheitä. Joskus geenivirheet saattavat nimittäin sijaita epätyypillisissä paikoissa, joista niitä ei etsitä, tai sitten olla luonteeltaan niin erityisiä, että ne eivät ilmene tutkitulla menetelmällä.

Eksomi on se osa perimää, joka pitää sisällään oleellisimman tiedon eli ohjeet valkuaisaineiden valmistamiseksi. Suurin osa tautia aiheuttavista mutaatioista sijaitsee juuri eksomissa. Vain noin 1.5 % perimästä on eksomia. Sekvensointi tarkoittaa perimän emäsjärjestyksen selvittämistä. Eksomisekvensointi on tutkimushankkeissa laajalta käytetty menetelmä, joka tuottaa valtavan määrän dataa eli tietoa, jonka analysointi on työlästä ja hidasta. Eksomisekvensoinnilla on jo kuitenkin onnistuttu tunnistamaan uusia tautigeenejä tutkimusprojekteissa. On todennäköistä, että lähivuosina eksomisekvensointia käytetään myös oireyhtymäpotilaiden diagnostiikkaan.