对Y染色体进行法医学DNA分析的意义在于只有男性拥有Y染色体。SRY（Y染色体性别决定区域）基因决定男性性别。一些应用常染色体分析受限的物证，用于Y染色体分析往往可以得到结果，例如混合检材中女性DNA比例较大，而男性DNA较少时（图9-2）。这些检材包括来源于性侵犯现场中少精症或切除输精管男性的精液、血液-血液或血液-唾液的混合检材，在这些检材由于缺乏精子而无法成功的提取男性DNA成分。而且在轮奸案中，应用Y染色体比复杂的常染色体STR混合分型能更清楚的确定参与人数。女性受害者DNA背景较高时使用Y染色体特异性的PCR引物可提高含量低的男性犯罪DNA检出率。Y染色体分析已被用于鉴定牙釉质基因Y缺失的男性个体。
Y染色体为男性所特有的特点在法医鉴定中具有明显优势，同样也是它在应用方面最大的限制因素。大部分的Y染色体不发生重组，直接由父亲传递给儿子，从而使后代的遗传变异小（图9-1）。随机突变时导致同一父系男性间遗传差异的惟一机制。因此，Y染色体DNA分析排除的结果有助于法医鉴定，而当嫌疑人与现场物证匹配时意味着现场检材可能是嫌疑人所留，也可能为嫌疑人的兄弟、父亲、儿子、叔叔、堂兄弟甚至是同一父系的远亲（图9-3）！毋庸置疑，从随即匹配概率的角度，Y染色体分析匹配的证据作用比常染色体STR的小。
另一方面，在失踪人员调查和大灾难事故遇难者的身源鉴定中，具有相同Y染色体亲属的存在增加了参照样本的数量。Y染色体遗传标记可用于父亲死亡或缺席的亲权鉴定。然而，由于常染色体DNA具有更高的识别概率，我们建议如果可能首先应用常染色体DNA。
