第一个步骤，变性。变性是通过加热，使DNA氢键断裂，形成单链。第二步骤，退火。上下游引物结合到变形DNA上下游。第三步骤，延伸。在引物的引导之下，在DNA聚合酶参与，按照碱基互补配对原则，合成新的DNA单链。

PCR循环数通常约为 30 个，循环次数过多，虽然可以在一定程度上增加产品的数量，但由于反应时间长，一些非特异性产品的扩增也会相应增加，并且随着酶扩增能力的降低，合成靶片段的能力也会降低，这也可能引起其他非特异性扩增。