La reazione a catena della polimerasi è utilizzata per amplificare un segmento di DNA che si trova tra due regioni di sequenza nota. Due oligonucleotidi vengono usati come primers per una serie di reazioni di sintesi che sono caratterizzate da una DNA polimerasi. Questi oligonucleotidi hanno sequenze differenti e sono complementari a sequenze che si trovano su filamenti opposti dello stampo di DNA e delimitano il segmento di DNA che deve essere amplificato.Il DNA stampo viene denaturato con il calore (95°C) in presenza di un grande eccesso di ognuno dei due oligonucleotidi e di quattro dNTPs. La reazione viene poi raffreddata ad una temperatura tale da permettere ai primers di allinearsi con le sequenze target; (nella fattispecie 52°C) successivamente i primer allineati vengono amplificati con la DNA poilmerasi (72°C). Il ciclo di denaturazione, allineamento e sintesi del DNA viene ripetuto molte volte (almeno 30). Poiché il prodotto di una amplificazione viene utilizzato come stampo per la successiva, ogni ciclo sostanzialmente raddoppia la quantità del tratto di DNA desiderato.Il principale prodotto di questa reazione esponenziale è un segmento di DNA a doppio filamento le cui estremità sono definite dalle estremità 5' degli oligonucleotidi primer e la cui lunghezza è definita dalla distanza tra i primers. Inoltre, durante la reazione vengono prodotte molecole più lunghe di DNA. Per esempio, i prodotti di un primo ciclo di amplificazione sono molecole di DNA tagliate in modo eterogeneo, la cui lunghezza potrebbe superare la distanza tra i siti di taglio dei due primers. In un secondo tempo queste molecole danno origine a DNA di lunghezza definita che si accumuleranno in modo esponenziale nei successivi cicli di amplificazione e formeranno i prodotti dominanti della 