聚合酶链式反应即PCR（polymerase chain reaction），1983年由美国Mullis发明，是一种在体外快速扩增特定基因或DNA序列的方法，该技术的发明对分子生物学发展起到极大的推动作用，发明者获得了1993年诺贝尔化学奖。

DNA是双螺旋分子，在高温条件下双链会发生分离成为单链DNA分子，DNA聚合酶以单链DNA分子为模板，在与待扩增片段两端序列互补人工合成的引物及4种脱氧核苷三磷酸的存在条件下，合成新的DNA互补链，该链的起点取决于一对寡核苷酸引物在模板DNA链两端的退火位点。两条DNA单链均可成为合成新互补链的模板，鉴于引物是依扩增段两端序列互补原则设计的，因此每一条新生链的合成均起始于引物的退火位点，继而沿相反链延伸，因此每条新合成DNA链均具有新的引物结合位点。当再度加热高温条件下，使新旧DNA双链分开，重复下一轮的循环反应，经过多次循环反应，体系中双链DNA分子数，即一对引物结合位点间DNA片段的拷贝数理论上可达2 ⁿ。上述结果显示PCR技术的特点是：①能够指导特定DNA的序列合成；②使特定DNA片段获得迅速大量扩增。

PCR反应主要分为3个部分进行，分别为：①模板变性：模板加热到92～96℃，DNA分子发生变性，由于双螺旋DNA氢键的断裂，从而解链为单链，变性DNA所需时间取决于DNA的复杂性以及反应体积、扩增仪的种类等。②退火：DNA变性后，寡聚核苷酸引物与其互补的单链靶序列杂交，温度骤然降低的程度取决于引物与靶序列的同源率及寡核苷酸的碱基组成，一般为37～65℃，反应液中引物浓度显著高于模板DNA浓度，且长度短于靶序列，因此引物与互补序列配对的速度与靶序列重配为双链的速度要高若干数量级。③延伸：热稳定DNA聚合酶进行DNA的合成。在高温聚合酶和4种脱氧核糖核苷三磷酸及Mg ^2＋的存在下，5'-3'聚合酶催化以引物合成为起点的DNA延伸反应，该步骤多在72℃进行，延伸时间取决于扩增DNA产物的长度。