先將含有所需擴(kuò)增分析序列的靶DNA雙鏈經(jīng)熱變性處理解開為兩個寡聚核苷酸單鏈，然后加入一對根據(jù)已知DNA序列由人工合成的與所擴(kuò)增的DNA兩端鄰近序列互補(bǔ)的寡聚核苷酸片段作為引物，即左右引物。此引物范圍就在包括所欲擴(kuò)增的DNA片段，一般需20-30個堿基對，過少則難保持與DNA單鏈的結(jié)合。引物與互補(bǔ)DNA結(jié)合后，以靶DNA單鏈為模板，經(jīng)反鏈雜交復(fù)性(退火)，在Taq DNA聚合酶的作用下以4種三磷酸脫氧核苷(dNTP)為原料按5'到3'方向?qū)⒁镅由臁⒆詣雍铣尚碌腄NA鏈、使DNA重新復(fù)制成雙鏈。然后又開始第二次循環(huán)擴(kuò)增。引物在反應(yīng)中不僅起引導(dǎo)作用，而且起著特異性的限制擴(kuò)增DNA片段范圍大小的作用。新合成的DNA鏈含有引物的互補(bǔ)序列，并又可作為下一輪聚合反應(yīng)的模板。如此重復(fù)上述DNA模板加熱變性雙鏈解開—引物退火復(fù)性—在DNA聚合酶作用下的引物延伸的循環(huán)過程，使每次循環(huán)延伸的模板又增加1倍，亦即擴(kuò)增DNA產(chǎn)物增加1倍，經(jīng)反復(fù)循環(huán)，使靶DNA片段指數(shù)性擴(kuò)增。
 

　　PCR的擴(kuò)增倍數(shù)Y=(1+E)n,這里Y是擴(kuò)增量，n為PCR的循環(huán)次數(shù)。E為PCR循環(huán)擴(kuò)增效率。設(shè)PCR擴(kuò)增效率E為100%、循環(huán)次數(shù)n=25次，靶DNA將擴(kuò)增到33554432個拷貝，即擴(kuò)增3355萬倍：若E為80%、n=20、則擴(kuò)增數(shù)量將下降到1408865拷貝，即擴(kuò)增產(chǎn)物約丟失93%，若E=100%，n=20，則擴(kuò)增數(shù)量減少1048576個拷貝，擴(kuò)增產(chǎn)物約減少97%。可見PCR循環(huán)擴(kuò)增效率及循環(huán)次數(shù)都對擴(kuò)增數(shù)量有很大影響。PCR擴(kuò)增屬于酶促反應(yīng)，所以，DNA擴(kuò)增過程遵循酶促動力學(xué)原理。靶DNA片段的擴(kuò)增最初表現(xiàn)為直線上升，隨著靶DNA片段的逐漸積累，當(dāng)引物—模板/DNA/聚合酶達(dá)到一定比值時，酶的促化反應(yīng)趨于飽和，此時靶DNA產(chǎn)物的濃度不再增加，即出現(xiàn)所謂平臺效應(yīng)。PCR反應(yīng)達(dá)到平臺期的時間主要取決于反應(yīng)開始時樣品中的靶DNA的含量和擴(kuò)增效率，起始模板量越多到達(dá)平臺期的時間就越短、擴(kuò)增效率越高到達(dá)平臺期的時間也越短。另外酶的含量，dNTp 濃度，非特異性產(chǎn)物的擴(kuò)增都對到達(dá)平臺期時間有影響。