Il risultato netto di una PCR è che, al termine di un certo numero (n) di cicli, il prodotto della reazione contiene un numero massimo teorico di molecole di DNA a doppia elica pari a 2 n : tali molecole sono le copie della sequenza di DNA compresa tra i due primer.Questa è la seconda importante peculiarità della PCR, ossia il fatto di dare come risultato l'amplificazione di una specifica regione di DNA.La PCR è una tecnica di laboratorio relativamente semplice, ma allo stesso tempo estremamente versatile e quindi i suoi campi di applicazione sono numerosi. Il materiale di partenza per la PCR è il DNA che contiene la sequenza che deve essere amplificata; non è necessario isolare questa sequenza, dal momento che essa viene identificata dai primer impiegati nella reazione. La quota di DNA richiesta per la PCR è molto piccola: nei normali esperimenti di laboratorio è sufficiente una quantità inferiore a 1 microgrammo del DNA genomico. In una provetta contenente il DNA vengono aggiunti i due oligonucleotidi che servono da primer e definiscono i punti di inizio della sintesi del DNA, la DNA polimerasi e una miscela dei quattro nucleotidi precursori. Il volume totale della miscela è generalmente di 100μl. La tappa successiva consiste nel riscaldare il miscuglio di reazione a circa 94°C per 5 minuti.A questa temperatura le doppie eliche che costituiscono le molecole di DNA si separano completamente, ossia si denaturano, formando dei filamenti singoli che diventano gli stampi per i primer e la DNA polimerasi. La temperatura viene poi abbassata per permettere ai primer oligonucleotidici di appaiarsi alle sequenze complementari presenti nelle molecole di DNA. Questa temperatura di appaiamento (annealing) è un parametro variabile capace di determinare la specificità della PCR, così che le temperature e i tempi impiegati variano in funzione della sequenza che deve essere amplificata; questa tappa produce gli stampi forniti di primer su cui agirà la DNA polimerasi. Per la tappa successiva la temperatura viene portata a 72°C, che rappresenta la temperatura ottimale per l'enzima Taq DNA polimerasi. I 72°C vengono mantenuti per un periodo di 5 minuti, affinché possa procedere la sintesi del DNA. Al termine di questo periodo la temperatura viene nuovamente aumentata a 94°C, ma questa volta soltanto per 20 secondi, tempo sufficiente affinché i corti segmenti di DNA a doppia elica (il filamento originario e quello complementare di nuova sintesi) si separino. Questi filamenti singoli diventano gli stampi per un altro ciclo di sintesi del DNA. Ogni cicloconsistente nella separazione dei filamenti di DNA mediante riscaldamento, nell'appaiamento dei filamenti singoli con primer e nella sintesi di DNA da parte della DNA polimerasi -viene ripetuto da 30 a 40 volte (Fig. 33).