生物學中同源重組的發現為基因打靶奠定了堅實的理論基礎，胚胎幹細胞技術的發展促進了基因打靶的廣泛應用。同源重組又稱壹般重組或非特異性重組，是指相似DNA交換遺傳信息的過程，外源DNA片段可以與宿主基因組的相應片段進行交換(即重組)。基因打靶通常是指將已知序列的DNA片段與受體細胞基因組中具有相同或相似序列的基因進行同源重組，整合到受體細胞基因組中並表達的外源DNA導入技術。
主要策略:
(壹)完全基因敲除策略
PNS載體仍然是胚胎幹細胞基因打靶最常用的策略。在正選擇標記基因的幫助下，通常將目的基因插入到功能最關鍵的外顯子中，或者通過同源重組刪除目的基因最重要的功能域，使目的基因被完全消除。
(B)大規模隨機基因敲除-基因捕獲
利用基因捕獲建立隨機插入突變的ES細胞庫，可以節省大量篩選基因組文庫和構建特異性靶向載體的工作和成本，更有效、快速地分析小鼠基因組的功能。另外，基因捕獲法基因敲除的另壹個缺點是無法對基因進行精細的遺傳修飾。
(3)精細變異的引入
人類的很多疾病都是因為基因功能的喪失，也有很多是因為基因過度表達或者功能獲得。對於後者，用基因敲除的方法無法獲得相應的疾病模型。為此，研究人員發明了各種方法來引入微妙的突變，如在小鼠基因組中插入終止密碼子或替換氨基酸。
(1)打了就走策略，又稱進退策略。
(2)雙重置換法
(3)“標記和替換”方法
(4)通過Cre-LoxP系統引入點突變。
主要流程:
首先獲得ES細胞系，通過同源重組技術獲得研究者設計的突變的培養基靶ES細胞。
通過顯微註射或胚胎融合將遺傳修飾的ES細胞引入受體胚胎。
經過基因修飾的ES細胞仍然保持著分化的全能性，可以發育成嵌合體動物的生殖細胞，使修飾後的遺傳信息通過生殖系得以傳遞。
獲得的具有特定修飾的突變動物為研究人員提供了壹個特殊的研究系統，使他們能夠研究活生物體中特定基因的功能。