Reakcja łańcuchowa polimerazy lub PCR składa się z trzech etapów: denaturacji DNA, hybrydyzacji primerów i wydłużania. Kroki te powtarza się od 20 do 35 razy, aby zsyntetyzować prawidłową ilość DNA będącego przedmiotem zainteresowania . Każdy z tych etapów wymaga innego zakresu temperatur, co pozwala maszynom PCR sterować etapami. PCR jest zwykle wykonywany w małych probówkach reakcyjnych PCR zawierających wszystkie niezbędne składniki do syntezy DNA.
Pierwszy etap PCR, denaturacja DNA, wymaga wysokiej temperatury, zazwyczaj około 95 stopni Celsjusza. Denaturacja powoduje, że DNA rozpada się i rozdziela na pojedyncze nici, eksponując zasady DNA na resztę mieszaniny PCR.
Drugi etap, wyżarzanie primerów, musi nastąpić w niższej temperaturze niż etap denaturacji. Maszyna do PCR chłodzi roztwór do temperatury od 45 do 72 stopni Celsjusza. Temperatura właściwa do wyżarzania zależy od podkładów. Startery są krótkimi fragmentami uprzednio zsyntetyzowanego DNA, które występują na początku i końcu DNA będącego przedmiotem zainteresowania. Podczas przyłączania starterów startery wiążą się z odpowiednimi częściami nici DNA.
Trzeci krok, rozszerzenie, występuje w temperaturze 72 stopni Celsjusza. Ten krok pociąga za sobą rozszerzenie nowych pasm DNA, zaczynając od starterów.
Po rozszerzeniu reakcja jest podgrzewana do 95 stopni Celsjusza, aby rozpocząć kolejny cykl PCR. Liczba nici DNA po każdym cyklu kroków PCR podwaja się, więc ilość wytworzonego DNA jest wykładnicza. W ten sposób 20 do 35 cykli PCR tworzy miliony pasm DNA będącego przedmiotem zainteresowania.
