在聚合酶链反应(PCR)的方法建立以前，面院DNA长链上某种基因的变化有很度。1983年由Kry Mullis 等利用当时已经发现的DNA聚合酶，首先建立的体外DNA序列扩增法，基本方法是用寡核苷酸引物扩增位于两个已知序列之间的DNA序片段。反应在DNA聚合酶催化下完成。引物的序列分别与模板基因的序列互补，分别结合在模板DNA对应的两条单链的目的基因的两端随着引物序列从5’～3’延伸合成。在过量的两种引物的四种dTTP，dATP，dCTP，dGTP存在的情况下，模板ONA通过加热而变性，然后冷却到一定温度，两个引物退火，结合到了对应的模极序列上。DNA聚合酶使退火后结合在模板上的引物开始延伸。随后，反复重复变性，退火，DNA延伸等合成步骤。由于每一次扩增后的产物又可充当下一循环的模板，所以每一次循环基本上都能使靶DNA产物的量扩增一倍。1985年，Saiki用这种方法检测时常发生于非洲黑人中的镰刀红细胞贫血获得了成功。PCR从此进入实用阶段。由于PCR操作相对不很复杂，应用前景广阔，因此短短几年已经广泛渗透到医学各个阶段，发表论文和专著数以千计。
迄今各种PCR的实验方法虽然有一些改进变化，但是基本原理是一致的。PCR的主要产物是双链DNA，在目的基因两端设计了两条性的引物，引物的5’末端限定了扩增的目的序列的长度，其长度等于两引物间的距离。在PCR过程中，第一循环扩增产生的DNA大小是不均一的，其长度可以超出两个引物结合部位间距离。在第二循环后，以第一循环产物为模板所扩增出的DNA的长度便固定了，并在以后的循环中以成倍速度积累，成为PCR的产物尽管在每一循环中，以起始的DNA为模板所产生的较长片段的产物也仍在不断的扩增，但它们是以线性方式增加，因此对最终产物的影响不明显。
1983年设计的PCR操作是用E.olic DNA聚合酶的Klenow段催化延伸过程。由于这种酶在PCR变性时的高温下失活，所以在每一循环中的合成步骤之前，都需要加入新鲜的酶。耐热性TaqDNA聚合解决了这个问题。Taq聚合酶是从嗜热菌(Thermusaquaticus)中纯化出来的。可耐95℃的水浴温度，在变性步骤中不失活。因此不需要在每一循环后重新加入新鲜的酶。因为引物的退火和延伸可以在较高的温度广进行，引物的错误启动作用大大减少，从本质上改善了扩增反应的性、效率及扩增产物的长度。仅仅用0.5μg的模板DNA，经30～35周期的循环后，就可以获得0.5～1μg的靶序列DNA产物，序列长度可达12kb。
PCR在遗传性疾病的诊断，临床标本中病原体检查，学标本的遗学鉴定(来源于毛发或单个精细胞的DNA)，分析被激活的痛基因的突变情况都有应用。这些应用都进于从PCR基本技术中扩展的一系列研究方法。这些方法已经作为各种克隆技术和DNA分析的基本技术，可以用于：1．用微卫星做染色体基因定位，寻找基因缺失。2．获得性序列基因表达生产蛋白或者作为探针。3．从微量mRNA中产生cDNA文库。已经发展了直接比较正常和遗传变异基因的方法。4．用于直接序列测定分析。5．获得基因片段分析基因突变，SSCP，DGGE，异源双链形成。目前已经用PCR做基因的定量分析。
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