通过检测细胞核来定义细胞的确切位置或数量。最常见的DNA染色剂之一是DAPI（4',6-diamidino-2-phenylindole），它与DNA双螺旋的富含 A-T 的区域结合。与未结合状态相比，如果连接到 DNA 上，DAPI荧光强度会增加。它被最大波长为 358 nm 的紫外光激发。发射光谱很宽，峰值在 461 nm。对于 RNA 结合，也可以检测到微弱的荧光。在这种情况下，发射移至 500 nm。有趣的是，DAPI能够渗透完整的质膜，使其对固定细胞和活细胞有用。
还有一种广泛使用的DNA染色选项是 Hoechst 染料系列。Hoechst 33258、Hoechst 33342和Hoechst 34580是具有向A-T富集区域插入趋势的双苯并亚胺。与DAPI类似，它们被紫外光激发并在455 nm 处具有最大发射，在未结合条件下移动到 510–540 nm。Hoechst 染料还具有细胞渗透性，因此可用于固定细胞和活细胞。它们的毒性低于 DAPI。
不透膜的 DNA 染色剂是碘化丙啶，通常用于区分细胞培养物中的活细胞和死细胞，因为它不能进入完整细胞。碘化丙啶也是一种嵌入剂，但对不同的碱基没有结合偏好。在核酸结合状态下，其最大激发波长为 538 nm。最高发射波长为 617 nm。未结合的碘化丙啶激发和发射最大值移动到较低的波长和较低的强度。它还可以在不改变其荧光特性的情况下与 RNA 结合。为了区分 DNA 和 RNA，有必要使用足够的核酸酶。
一种无需事先操作即可在DNA和RNA之间产生差异的染料是吖啶橙。它的最大激发/发射对在DNA结合状态下为502 nm/525 nm，在RNA结合状态下变为460 nm/650 nm。此外，它可以进入酸性区室，如阳离子染料质子化的溶酶体。在这种酸性环境中，吖啶橙被蓝色光谱中的光激发，而橙色区域的发射较强。它通常用于识别凋亡细胞，因为它们有很多被吞噬的酸性隔间。