Uma reação em cadeia da polimerase, ou PCR, consiste em três etapas: desnaturação do DNA, hibridização e extensão do primer. Essas etapas são repetidas entre 20 e 35 vezes para sintetizar a quantidade correta do DNA de interesse . Cada uma dessas etapas requer uma faixa de temperatura diferente, o que permite que as máquinas de PCR controlem as etapas. A PCR é normalmente realizada em pequenos tubos de reação de PCR contendo todos os ingredientes necessários para a síntese de DNA.
A primeira etapa da PCR, a desnaturação do DNA, requer uma temperatura alta, normalmente em torno de 95 graus Celsius. A desnaturação faz com que o DNA se descompacte e se separe em fitas simples, expondo as bases do DNA ao resto da mistura de PCR.
A segunda etapa, o recozimento do primer, deve ocorrer a uma temperatura mais baixa do que a etapa de desnaturação. A máquina de PCR resfria a solução a uma temperatura entre 45 e 72 graus Celsius. A temperatura específica para recozimento depende dos primers. Os primers são pequenos pedaços de DNA previamente sintetizado que ocorrem no início e no final do DNA de interesse. Durante o recozimento do primer, os primers se ligam às partes apropriadas da fita de DNA.
A terceira etapa, extensão, ocorre a 72 graus Celsius. Esta etapa envolve a extensão de novas fitas de DNA, começando com os primers.
Após a extensão, a reação é aquecida de volta a 95 graus Celsius para iniciar outro ciclo de PCR. O número de fitas de DNA após cada ciclo de etapas de PCR dobra, de modo que a quantidade de DNA produzida é exponencial. Dessa forma, 20 a 35 ciclos de PCR criam milhões de fitas do DNA de interesse.