A especificidade desta técnica se baseia na utilização de dois oligonucleotídeos sintéticos (primers) que são complementares às sequências do DNA alvo em fitas opostas.

O DNA polimerase utilizada nesta reação é extraída do microorganismo denominado Thermus aquaticus, uma bactéria que tolera altas temperaturas. O DNA polimerase extraída deste organismo (Taq polimerase) é termoestável, podendo ser reaquecida várias vezes sem perder suas características originais.

O DNA isolado contendo o segmento a ser amplificado é desnaturado por aquecimento e, em sequência, resfriado em diferentes temperaturas para que ocorram as diversas etapas da reação.

A PCR é também utilizada na detecção de infecções virais, diagnóstico pré-natal de doenças genéticas e é amplamente utilizada pelos sequenciamentos genômicos atuais.