PCR, DNA çift zincirinin yüksek ısı ile birbirinden ayrılması (Denatürasyon), DNA zincirlerine komplementer olarak hazırlanmış oligonükleotidlerin hedef DNA bölgesine bağlanması (hibridizasyon) ve kalıp DNA’daki nükleotid dizisine komplementer serbest deoksinükleotidlerin, oligonükleotidlerin serbest 3’OH uçlarına bağlanarak zincir uzamasının gerçekleştiği (Polimerizasyon) üç basamaktan oluşmaktadır.
Bu üç basamağın arka arkaya 25-30 kez tekrarlanması ile hedef DNA bölgesi 2n kadar çoğaltılmış olur (n = döngü sayısı). PCR tekniğinden yola çıkılarak geliştirilen diğer teknikleri kullanarak PCR ile çoğaltılmış DNA bölgesinde; mutasyonlar, di/multi allelik polimorfizmler, DNA’nın nükleotid dizisi, gen ifadesinin kantitasyonu ve kromozomal translokasyon analizi gibi birçok analiz yapılabilmektedir.