PCR的基本工作原理是以擬擴增的DNA分子為模板，以一對分別相互補的寡核苷酸片段為引物，在DNA聚合酶的作用下，按照半保留複製的機制沿著模板鏈延伸直至完成新的DNA合成，重複這一過程，即可使目的DNA片段得到擴增。組成PCR反應體系的基本成分包括：模板DNA、特異性引物、耐熱性（Taq）DNA聚合酶、dNTP以及含有Mg2+的緩衝液。
PCR技術可以在體外將微量目的DNA片段擴增一百萬倍以上。它的基本工作原理是以DNA分子為模板，以一對與模板序列相互補的寡核苷酸片段為引物，在DNA聚合酶的作用下，完成新的DNA合成，重複這一過程，使目的DNA片段得到擴增。PCR的基本反應步驟包括變性、退火和延伸。PCR技術主要用於目的基因的克隆、基因的體外突變、DNA和RNA的微量分析、DNA序列測定和基因突變分析。
PCR的基本反應步驟包括：⑴變性，將反應體系加熱至95℃,使模板DNA完全變性成為單鏈，同時引物自身以及引物之間存在的局部雙鏈也得以消除；⑵退火，將溫度下降至適宜溫度（一般較Tm低5℃）使引物與模板DNA退火結合；⑶延伸，將溫度升至72℃，DNA聚合酶以dNTP為底物催化DNA的合成反應。上述三個步驟稱為一個循環，新合成的DNA分子繼續作為下一輪合成的模板，經多次循環（25~30次）後即可達到擴增DNA片段的目的。
關鍵技術是：PCR技術必須有人工合成的合理引物和提取的樣品DNA,然後才進行自動熱循環,最後進行產物鑑定與分析。引物設計與合成目前只能在少數技術力量較強的研究院、所進行，臨床套用只需購買PCR檢測試劑盒就可開展工作，PCR自動熱循環中影響因素很多，對不同的DNA樣品，PCR反應中各種成份加入量和溫度循環參數均不一致。
