分为四大类：DNA聚合酶（DNA polymerase）、核酸酶（nuclease）、连接酶（ligase）、末端修饰酶（end-modification enzyme）。
作用是将游离核苷酸一个一个拼接成一串DNA序列。根据是否需要现有DNA或RNA分子为模板可将其分为 依赖模板的DNA聚合酶 （template-dependent DNA polymerase）与 模板非依赖的DNA聚合酶 （template-independent DNA polymerase）。
（一）依赖模板的DNA聚合酶
依赖模板的DNA聚合酶开始合成DNA需要 引物 （primer）的支持，以形成一段小的双链区。
依赖模板的DNA聚合酶除DNA合成功能外，通常还具 3’->5’外切核酸酶 （3’->5’ exonuclease）活性，使酶能够将刚合成链的3’端不正确的核苷酸移走，这被称作校正（proofreading）。以及不太常见的 5’->3’外切核酸酶 （5’->3’ exonuclease）活性，这能对正在合成的链前端已经结合的多聚核苷酸进行及时移除，为新链的合成扫除障碍。
值得一提的是，以上DNA聚合酶的功能同时起作用， 3’->5’外切核酸酶活性对刚形成的DNA进行移除，好在聚合酶的功能通常比外切酶的功能更活跃，多聚核苷酸被完全降解才得以避免。但因外切酶活性的存在，DNA链就有“缺损”的可能，因此测序需使用特定的测序酶（sequenase），以保证序列完整。
举例：Kornberg聚合酶、Klenow聚合酶、测序酶、PCR酶、逆转录酶。
（二）模板非依赖的DNA聚合酶
该酶能在一段DNA分子端口处一个接一个地添加核苷酸，而无需模板与之配对。显然只有平末端、单链及单链尾巴能够加上核苷酸。该类酶又被称作末端修饰酶。
作用是通过切断连接两个核苷酸之间的磷酸二酯键降解合成好了的DNA分子。包括外切核酸酶（exonuclease）、内切核酸酶（endonuclease），其中 限制性内切核酸酶 （restriction endonucleases）具有序列特异性内切能力。
我们在利用限制性内切核酸酶做特异性切割取样时必先需知目的片段两端的序列，这就要求做DNA测序。在测序发明以前，人们利用发现的限制性内切核酸酶做了零碎的探索性的有益尝试，认识到诸多的基因及其功能，但无法提前设计和针对性探索。直到一代测序的诞生，限制性内切酶的切割位点得以明晰。如此一来便能根据基因表达精确设计引物，进而克隆。测序方便了限制性内切核酸酶的应用，使得提前设计成为可能。
【这里说一句，诸如Southern hybridization需要探针（probe）的实验，按照设想也需已知目的DNA的部分序列，用以设计探针，才能开展。但Southern hybridization于1975年发明，而Sanger法测序1977年才问世，有些疑惑，笔者未读原文，存疑至此。】
作用是将两个不同分子的末端核苷酸或单个分子的两末端核苷酸通过磷酸二酯键连接起来。黏性末端的连接效率高得多。因此，发现一些将平末端转变成黏性末端的方法。
一种方法是利用 连接子 （linker）或 接头 （adaptor），利用连接酶将它们接在平末端（因为加入的连接子或接头浓度极高，故连接效率还不错），前者还需用限制性内切核酸酶加工，后者自身便是黏性末端，使用更为方便。
另一种方法是通过 同聚物加尾 （homopolymer tailing），通过 末端脱氧核糖核苷酸转移酶 （terminal deoxynucleotidyl transferase）实现。这是一种模板非依赖的DNA聚合酶（末端修饰酶），它能在平末端3’端添加任意核苷酸。（此方法没有用到连接酶）
作用是改变DNA分子末端，为连接实验的设计增加重要的可操作空间。除前面的末端脱氧核糖核苷酸转移酶，常用的还有 碱性磷酸酶 （alkaline phosphatase）和 T4多聚核苷酸激酶 （T4 polynucleotide kinase）。前者能去掉DNA分子5’端的磷酸基团，从而阻止这些分子连接到其他分子上；后者则是能向5’端添加磷酸基团。
利用末端修饰酶可设计出想要的分子标记。
T. A. 布朗. 基因组3[M]. 第一版. 北京: 科学出版社, 2009.