واکنش زنجیره‌ای پلیمراز روشی است که امکان تکثیر بخش‌های کوچک DNA را فراهم می‌کند. این تقویت (آمپلیفیکاسیون) DNA ، برای تولید مقدار کافی ماده و انجام بسیاری از آنالیزهای ژنتیکی مولکولی مختلف حیاتی است.

اولین مرحله در فرآیند تقویت، گرم کردن یک قطعه دو رشته‌ای هدف از DNA نمونه است که DNA را  دگرگون (دناتوره) می‌کند. در این مرحله DNA به دو قطعه تک رشته‌ای جدا می‌شود.

در مرحله بعد، فعالیت یک آنزیم پلیمراز باعث افزایش سنتز دو رشته جدید DNA می‌شود که هر کدام از آنها از رشته‌های اصلی به عنوان الگو استفاده می‌کنند.

هر یک از مولکول‌های جدید حاوی یک رشته قدیمی DNA و یک رشته جدید DNA است و در این مرحله با مولکول DNA دو رشته‌ای اصلی و هدف یکسان هستند.

این چرخه دناتوره کردن یک مولکول DNA دو رشته‌‌ای و سنتز دو نسخه جدید هر کدام بر اساس بخش تک رشته‌ای DNA می‌تواند تا 30 یا 40 بار تکرار شود. به این معنی که می‌توان بیش از 1 میلیارد نسخه دقیق از بخش DNA اصلی تولید کرد.

اجرای مدرن فرآیند PCR شامل استفاده از یک ابزار خودکار به نام ترموسایکلر است که مراحل گرمایش و سرمایش مورد نیاز را انجام می‌ دهد.