Die Polymerase-Kettenreaktion wird überall eingesetzt, wenn es darum geht, genetisches Material spezifisch zu vermehren oder zu verändern. Es handelt sich dabei um eine enzymatische Reaktion, wobei das Enzym DNA-Polymerase (hitzestabile Taq DNA-Polymerase aus Thermus aquaticus) den zum DNA-Einzelstrang komplementären Strang in Richtung von 5’ nach 3’ mit den entsprechenden Desoxynukleosidtriphoshaten in Anwesenheit von Mg2+Ionen synthetisiert. Ausgangspunkt der Synthese sind kurze etwa 20 Basen lange Oligodesoxynukleotide, welche komplementär zu den 3’ Enden des DNA-Segmentes sind, welches vermehrt (amplifiziert) werden soll. Das eine Oligodesoxynukleotid wird als der „forward"(sense), das andere als der „reverse" (antisense) Primer bezeichnet. Zwischen diesen beiden Primern wird nun die DNA synthetisiert. Je nach Lage der beiden Primer können verschieden große Fragmente erhalten werden. Die Primer werden im Überschuß zum Reaktionsansatz zugegeben. Damit sie aber binden können (annealing), muß die DNA zuvor denaturiert, d. h. einzelsträngig sein. Dies geschieht vollständig bei Temperaturen über 90°C. Die Reaktionsführung ist zyklisch angelegt, eine Wiederholung der Schritte – Denaturierung – Anlagerung der Primer – Polymerisation, so daß eine exponentielle Vermehrung der DNA erfolgt. Da die DNA sich bei jedem Zyklus verdoppelt, erhält man nach n Zyklen eine 2 exponent n fache Vermehrung. Es werden z. B. aus Nanogramm-Mengen auf Gelen detektierbare Mengen im Mikrogrammbereich und mehr erhalten. 
 

Das folgende Schema wurde von Prof. Kröger, Justus Liebig-Universität, Gießen entwickelt. 5' bzw. 3' Primer bezeichnet die Anlagerungsbereiche der Primer zu den jeweils komplementären Sequenzen. Die einzelnen Schritte wie Denaturierung, Anlagerung der Primer und Polymerisation werden nicht einzeln dargestellt. 

Um die gebildete DNA zu identifizieren, muss eine Gel-Elektrophorese durchgeführt werden. DNA wandert bei pH 8 entsprechend ihrer Größe im elektrischen Feld zum Pluspol, da sie negativ geladen
ist.