DNA變性是指核酸雙螺旋鹼基對的氫鍵斷裂，鹼基間的堆積力遭到破壞，雙鏈變成單鏈，使核酸的天然構象和性質發生改變，但不涉及其一級結構的改變。
凡能破壞雙螺旋穩定的因素（如加熱、極端的pH、有機試劑如甲醇、乙醇、尿素及甲醯胺等)均可引起核酸分子變性。
變性後的DNA常發生一些理化及生物學性質的改變：①溶液黏度降低。DNA雙螺旋是緊密的剛性結構，變性後則是柔軟而鬆散的無規則單股線性結構，DNA黏度因此而明顯下降。②溶液旋光性發生改變。變性後整個DNA分子的對稱性及分子區域性的構象改變，使DNA溶液的旋光性發生變化。③增色效應。
DNA變性用於檢測兩個不同的DNA序列之間之序列差異。將DNA加熱和變性成單鏈狀態，並將該混合物冷卻使可以重新進行雜交。雜交分子的相似序列中如果互補序列有差異，則會導致鹼基配對中斷。在基因組範圍中，該方法已被用於估算兩物種之間遺傳距離的研究，稱為DNA-DNA雜交。在其中的單個分割槽的DNA，變性梯度凝膠和溫度梯度凝膠可用於檢測此兩個序列，此法稱為溫度梯度凝膠電泳，為表現較小差異時使用的方法。
