Das PCR-Verfahren, das in den letzten Jahren die Biochemie revolutioniert hat, beruht auf einem einfachen Prinzip: Das verwendete Enzym DNS-Polymerase vervielfältigt DNS, indem zu einem DNS-Einzelstrang aus den Bausteinen dATP, dCTP, dGTP und dTTP eine komplementäre Kopie synthetisiert. Allerdings braucht das Enzym dafür als Anfang ein kleines Stück Doppelstrang, daher wird zwei kleine synthetische Oligonukleotide zugegeben, die zu den Anfangspunkten des gewünschten DNS-Stücks und des Gegenstrangkomplementär sind: die Primer.

Die PCR-Maschine ist sehr einfach: ein computergesteuertes Heiz- und Kühlsystem. Zuerst wird die Probe aufgeheizt, um die DNS-Doppelstränge zu trennen, dann schnell abgekühlt. Da die Primer in viel höherer Konzentration vorhanden sind als der Gegenstrang, werden sie bevorzugt gebunden. Die Polymerase kann nun einen neuen Gegenstrang synthetisieren. So wird mit jedem Zyklus die Anzahl der DNS-Moleküle verdoppelt: bei einer Zykluslänge von 5min wird aus 1 Molekül in 1h 4192, in 2h ca 17.5 Millionen. Dabei wird nur das Stück zwischen den beiden Primern vervielfältigt, alle anderen DNS-Sequenzen werden ignoriert