pcr扩增的基本原理是PCR技术和DNA的天然复制过程基本是一样的，其靶序列两端互补的寡核苷酸引物与其特异性依赖于与DNA的半保留复制。当在高温中DNA可以发生变性解链，当在低温中又可以复性成为双链，我们可以在温度变化控制DNA的变性和复性，加入设计引物完成特定基因的体外复制。
实践发现聚合酶链式反应（PCR）可以因为各种不同原因而失败，部分原因是可能是由于其对于污染的特殊敏感性，导致扩增错误的DNA产物。最后我们完全可以利用计算机来模拟理论聚合酶链式反应结果（电子聚合酶链式反应），可以以此为前提来设计引物。
DNA的变性双链DNA加热到变性温度（93℃左右）并保温一段时间后，解开螺旋成为两条DNA单链，均可作为扩增的模板。模板DNA与引物的退火（复性）经加热变性成单链的模板DNA在温度降至退火温度（55℃左右）后复性。由于引物长度远小于模板，而且摩尔浓度高，因此在退火温度下引物更容易按碱基序列互补配对原则结合到模板链上。
引物的延伸与DNA模板结合的引物在DNA聚合酶的作用下，以dNTP为反应原料，靶序列为模板，在Mg2+和合适PH缓冲液存在条件下，按碱基配对原则与半保留复制原理，合成一条新的与模板DNA链互补的新链。上述三个步骤称为一个循环，约需2—4分钟，每一循环新合成的DNA片段继续作为下一轮反应的模板，经多次循环（25~40次），约1—3小时，即可将待扩增的DNA片段迅速扩增至上千万倍。
从PCR原理可以看出，PCR仪的关键是升降温的步骤。现在偶尔还能听到一些笑谈早年的PCR实验如何在3个水浴锅中完成的趣闻。经过不断改进，今天的PCR已经越来越完善和智能化。到如今，PCR方法愈发趋向自动化，并从中衍生出更多的新技术方法，可以说，PCR技术是支撑现代分子生物学发展的一块重要基石。这种技术的广泛应用催生了一个庞大的市场，多个公司均有各种类型的商品化PCR仪出售。
