اصل PCR استفاده از DNA است که در دمای بالای 95 درجه سانتیگراد در شرایط آزمایشگاهی دناتوره شده و تک رشته ای می شود. در دماهای پایین (معمولاً در حدود 60 درجه سانتیگراد)، پرایمرها و تک رشته ها بر اساس اصل جفت شدن مکمل پایه ترکیب می شوند و سپس دما به DNA پلیمراز تنظیم می شود. در دمای واکنش بهینه (حدود 72 درجه سانتیگراد)، DNA پلیمراز رشته های مکمل را در جهت اسید فسفریک به پنج قند کربن سنتز می کند (5'-3').
با ارزش ترین حوزه کاربرد PCR، تشخیص بیماری های عفونی است. در تئوری، تا زمانی که یک پاتوژن در نمونه وجود داشته باشد، PCR قابل تشخیص است.
در آزمایشها، مشخص شد که DNA را میتوان در دماهای بالا دناتوره و ذوب کرد و با کاهش دما دوباره به رشتههای دوتایی تبدیل شد. بنابراین، با کنترل دناتوره شدن و تغییر حالت DNA توسط تغییرات دما، افزودن پرایمرهای طراحی، DNA پلیمراز و dNTP ها می تواند همانندسازی آزمایشگاهی ژن های خاص را تکمیل کند.
با این حال، DNA پلیمراز در دماهای بالا غیرفعال می شود. بنابراین، DNA پلیمراز جدید باید در هر چرخه اضافه شود، که نه تنها برای کار دشوار است، بلکه گران است، که کاربرد و توسعه فناوری PCR را محدود می کند.
