อิลลูมินา เป็นเทคโนโลยีที่ใช้ในการหาลำดับ โดยมีการทำงานสามขั้นตอนคือ การเพิ่มจำนวน การจัดลำดับ และการวิเคราะห์ เริ่มต้นกระบวนการด้วยการนำดีเอ็นเอที่บริสุทธิ์ มาตัดเป็นชิ้นเล็ก ๆ และต่อกับตัวรับหรือที่เรียกว่าอะแดปเตอร์ จากนั้นทำดัดแปลงโมเลกุลแล้วบรรจุลงในชิปเพื่อที่จะเพิ่มจำนวนและการจัดลำดับ ด้านล่างของชิปมีโอลิโกนิวคลีโอไทด์นับแสน (ดีเอ็นเอสายสั้นๆ) มันจะติดกับชิปและสามารถที่จะจับชิ้นส่วนดีเอ็นเอ เมื่อชิ้นส่วนของดีเอ็นเอเชื่อมต่อแล้วเฟสที่เรียกว่าการสร้างคลัสเตอร์จะเริ่มต้นขึ้น ขั้นตอนนี้ทำการคัดลอกชิ้นส่วนของดีเอ็นเอประมาณหนึ่งพันก๊อปปี้ ขั้นตอนถัดไป นำไพรเมอร์และนิวคลีโอไทด์ที่ถูกดัดแปลงจะเข้าสู่ชิป นิวคลีโอไทด์เหล่านี้มีตัวบล็อคที่ 3’ สามารถย้อนกลับได้ซึ่งบังคับให้โพลีเมอเรสมีการเพิ่มขึ้น ในนิวคลีโอไทด์เพียงหนึ่งครั้งเท่านั้นพร้อมกับติดแท็กสารเรืองแสง หลังจากการสังเคราะห์แต่ละรอบ กล้องจะถ่ายรูปชิปไว้และคอมพิวเตอร์จะตรวจสอบว่าเบสใดที่ถูกเพิ่มเข้ามาด้วยความยาวคลื่นของแท็กสารเรืองแสงและบันทึกทุกจุดบนชิป หลังจากแต่ละรอบ โมเลกุลที่ไม่มีการรวมกันจะถูกล้างออกไป จากนั้นจะใช้ขั้นตอนทางเคมีในการกำจัดปลาย 3’ และทำการย้อมสีย้อมในขั้นตอนเดียว กระบวนการนี้จะดำเนินต่อไปจนกระทั่งลำดับของดีเอ็นเอสมบรูณ์ ดังนั้นเทคโนโลยีนี้สามารถจัดลำดับดีเอ็นดีที่มีมากและขนาดใหญ่ได้พร้อมกัน