PCR（聚合酶鏈反應）法的基本原理是模擬DNA在細胞內的天然複製過程，在體外通過一系列化學反應放大特定的DNA序列。這個過程包括以下幾個關鍵步驟：
變性：在高溫下（如95°C），DNA雙鏈解離成兩條單鏈，這是通過破壞鹼基之間的氫鍵實現的。
退火（或稱復性）：在較低溫度下（通常接近60°C），寡核苷酸引物與單鏈DNA模板按照鹼基互補配對的原則結合。引物的序列必須與靶DNA序列的兩端精確匹配，以確保擴增的特異性。
延伸：在適宜的溫度下（如72°C左右），在DNA聚合酶的作用下，游離的dNTPs（核苷酸）加入到引物上，沿著模板鏈合成新的DNA鏈。這個過程中，DNA聚合酶沿著磷酸到五碳糖（5'-3'）的方向工作。
PCR反應需要四種基本的dNTPs（脫氧核糖核苷酸三磷酸），以及引物、PCR緩衝液和DNA聚合酶等原料。此外，PCR循環條件也是影響實驗結果的重要因素。引物的設計對於確保PCR擴增的特異性和效率至關重要，它們的序列必須與目標區域的側翼序列精確匹配，並且熔解溫度（Tm值）應在55–70°C之間，兩種引物的Tm值相差不超過5°C。
以上步驟在PCR儀中循環進行，通常包括多個重複的變性、退火和延伸周期，從而實現目標DNA序列的指數級擴增。