雙鏈DNA可以在多種酶的作用下變性並解旋成單鏈，在DNA聚合酶的參與下，根據堿基互補配對的原理復制成同壹個兩分子拷貝。
實驗中發現，DNA在高溫下可以變性熔化，降溫時可以重折疊成雙鏈。因此，DNA的變性和復性可以通過溫度變化來控制，DNA聚合酶和dNTP可以通過添加設計好的引物來完成特定基因的體外復制。
擴展數據:
PCR產物量呈指數級增加，可以將待測初始模板按皮克(pg=10-12)級擴增到μg=-6的水平。可以從654.38+0萬個細胞中檢測出壹個目標細胞；在病毒檢測中，PCR的靈敏度可達3 RFU；；在細菌學中，最低檢出率為3個細菌。
引物與模板的結合和引物鏈的延伸遵循堿基配對的原理。聚合酶合成反應的保真性和TaqDNA聚合酶的耐高溫性使得反應中模板和引物的結合(復性)在更高的溫度下進行。
結合的特異性大大增加，擴增的目的基因片段能保持較高的準確性。通過選擇特異性高、保守的靶基因區域，其特異性會更高。